JP2694840B2 - Method for expressing polypeptide by microorganism - Google Patents

Method for expressing polypeptide by microorganism

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】本発明は、細菌宿主の形質転換に適したプ
ラスミッドを包含する、哺乳動物ホルモン、例えばソマ
トスタチン(somatostatin)およびその他のポリペプチド
の発現を暗号化(コード)しているヘテロローガス(heter
ologous)DNAを含有している組換え型微生物クローニ
ングビーイクルを用いてポリペプチドを生産する方法に
関する(このプラスミッドは、形質転換されていない状
態における宿主にとってホモローガス(homologous)な制
御領域を含んでおり、その解読相内にヘテロローガスD
NAの構造遺伝子を含んでいる)。
[0001] The present invention relates to heterologous genes encoding the expression of mammalian hormones such as somatostatin and other polypeptides, including plasmids suitable for transformation of bacterial hosts.
A method for producing a polypeptide using a recombinant microbial cloning vehicle containing ologous DNA (this plasmid contains a homologous regulatory region for the host in the untransformed state). And in the decoding phase, Heterologous D
It contains the structural gene for NA).

【0002】本発明はまた、(a)ポリペプチドハプテン
および発現された生成物に免疫原性を付与するに十分な
大きさの付加的タンパク質からなるタンパク質(これは
分析のために該ハプテンに対する抗体を産生させたり、
ワクチン類を製造するのに使用し得る)、および(b)所望
の生成物を開裂することができる該所望のポリペプチド
生成物と付加的タンパク質からなるタンパク質などの、
微生物による発現を暗号化しているクローニングビーイ
クルを用いてタンパク質を生産する方法に関する。
The invention also relates to a protein consisting of (a) a polypeptide hapten and an additional protein of sufficient size to confer immunogenicity to the expressed product, which is an antibody to the hapten for analysis. Or produce
(Which may be used to produce vaccines), and (b) a protein consisting of the desired polypeptide product and an additional protein capable of cleaving the desired product,
A method for producing a protein using a cloning vehicle encoding microbial expression.

【0003】本発明はさらに、微生物クローニングシス
テムでの哺乳動物ポリペプチド類の発現を暗号化してい
る合成構造遺伝子を調製する方法を提供する。
The invention further provides a method for preparing a synthetic structural gene encoding the expression of mammalian polypeptides in a microbial cloning system.

【0004】遺伝情報は、DNAの暗号鎖がその繰返し
のヌクレオチド成分の特徴的な塩基をあらわす配列順序
によって、二本鎖デオキシリボ核酸に暗号化されてい
る。ポリペプチドを産生するための暗号化された情報の
「発現」は、2段階の過程からなる。即ち、遺伝子中の調
節領域である「制御領域」の命令によって、RNAポリメ
ラーゼが暗号鎖に沿って移動しメッセンジャーRNA
(リボ核酸)が産生される。この過程を転写という。続く
「翻訳」過程において、転移RNAと結合している細胞リ
ボソームがメッセンジャーRNA(mRNA)のメッセー
ジをポリペプチドに変換する。mRNAがDNAから転
写した情報には、該ポリペプチドを構成するアミノ酸の
同定と配列のための信号と共に、リボソーム翻訳の開始
および終止のための信号が含まれている。DNA暗号鎖
は、ヌクレオチドの特徴的な塩基が特定の情報ビットを
暗号づけるので「コドン」と称せられるヌクレオチド三連
子の長い連鎖からなっている。例えば、ATG(アデニ
ン−チミン−グアニン)と読まれる3個のヌクレオチド
は、mRMAには「翻訳はじめ」のシグナルとして解読さ
れ、終止コドンであるTAG、TAAおよびTGAは
「翻訳止め」と解読される。この開始コドンおよび終止コ
ドンの間には、いわゆる構造遺伝子が存在し、このコド
ンは最終的に翻訳されるアミノ酸配列を決定する。この
決定は、既によく解明されている「遺伝暗号」に従って行
なわれる。これについては例えば、種々のアミノ酸に対
するコドンを記載したJ.D.Watson のMolecular
Biology ofthe Gene(W.A.Benjamin Inc.,
N.Y., 3rd ed.1976)参照。この遺伝暗号は、
異なったコドンが同じアミノ酸を産生するという意味で
は「縮退」であるが、個々のアミノ酸に対しては1個また
はそれ以上のコドンが存在し、それだけであるという意
味において正確である。従って、例えば、TTT、TT
C、TTAおよびTTGなどのコドンは全て、そのよう
に読まれる時はセリンを指定し、それ以外のアミノ酸を
指定しない。転写の際には、適切な解読相、即ち、読み
取り枠が保持されなければならない。このことは、例え
ば・・・・・・ GCTGGTTGTAAG・・・ という配列において、RNAポリメラーゼによる転写物
が、コドン(下線部分)の始まりを異なった塩基から読み
はじめられた場合(下式)を考えれば理解できる。・・・・・・ GCT GGT TGT AAG・・・→ Ala-Gly-Cys-Lys・・・・・・ GCTG GTT GTA AG・・・→ Leu-Val-Val・・・・・・ GC TGG TTG TAA G・・・→ Trp−Leu−(s
top)
Genetic information is encoded in a double-stranded deoxyribonucleic acid according to the sequence order in which the coding strand of DNA represents the characteristic base of the repeating nucleotide component. The "expression" of the encoded information to produce a polypeptide consists of a two-step process. That is, the RNA polymerase moves along the coding chain according to the instruction of the “regulatory region”, which is a regulatory region in a gene, and messenger RNA
(Ribonucleic acid) is produced. This process is called transcription. In the subsequent "translation" process, cellular ribosomes bound to transfer RNA convert messenger RNA (mRNA) messages into polypeptides. The information transcribed from mRNA by DNA includes signals for initiation and termination of ribosome translation as well as signals for identification and sequence of amino acids constituting the polypeptide. A DNA coding chain consists of a long chain of nucleotide triads called "codons" because the characteristic bases of nucleotides code specific information bits. For example, three nucleotides, which are read as ATG (adenine-thymine-guanine), are decoded by mRMA as a "translation start" signal, and stop codons TAG, TAA, and TGA are decoded by "translation stop". . Between this start codon and stop codon is a so-called structural gene, which determines the final translated amino acid sequence. This decision is made according to the already well understood "genetic code". This is described, for example, in J. et al., Which describes codons for various amino acids. D. Watson's Molecular
Biology of the Gene (WA Benjamin Inc.,
N. Y., 3rd ed. 1976). This genetic code is
It is "degenerate" in the sense that different codons produce the same amino acid, but is accurate in the sense that there is and is one or more codons for each amino acid. Therefore, for example, TTT, TT
All codons such as C, TTA and TTG specify serine when read as such and no other amino acids. During transfer, the proper reading phase, ie the open reading frame, must be retained. This means that, for example, in the case of the sequence GCTGGTTGTAAG ... When the transcript by RNA polymerase begins to read the start of the codon (underlined part) from different bases (following formula) It can be understood.・ ・ ・ ・ ・ ・GCT GGT TGT AAG・ ・ ・ → Ala-Gly-Cys-Lys ・ ・ ・ ・ ・ ・ G CTG GTT GTA AG ・ ・ ・ → Leu-Val-Val ・ ・ ・ ・ ・ ・ GC TGG TTG TAAG・ ・ ・ → Trp-Leu- (s
top)

【0005】このように、最終的に製造されるポリペプ
チドは、構造遺伝子と制御領域との空間的関係に重大な
影響を受ける。
Thus, the finally produced polypeptide is significantly affected by the spatial relationship between the structural gene and the regulatory region.

【0006】遺伝的発現の過程を、より良く理解させる
ために、遺伝子の成分について以下に定義する。オペロン ポリペプチド発現のための構造遺伝子および
この発現を調節するための調節領域、即ち「制御領域」
からなる遺伝子。プロモーター 転写を開始するために、RNAポリメラ
ーゼが結合しなければならない上記制御領域内にある遺
伝子。オペレーター レプレッサータンパク質が結合すること
ができる遺伝子であり、この結合により、RNAポリメ
ラーゼがこのオペレーターに隣接するプロモーターと結
合するのが阻害される。誘発物質 レプレッサータンパク質を不活性化する物質
であって、これによってオペレーターが遊離されるので
RNAポリメラーゼはプロモーターに結合することがで
き、転写が開始される。異化代謝産物活性化タンパク質(CAP)結合部位 CA
Pの仲介により、環状アデノシンモノ燐酸(c−AMP)
と結合する遺伝子であって、これもまた、通常は、転写
の開始に必要である。このCAP結合部位は、特殊な場
合には不要である。例えば、ファージλplac UV5の
ラクトースオペロン(lac−オペロンと略す)にプロモー
ター突然変異が起こると、発現のためにc−AMPおよ
びCAPを必要としなくなる(J.Beckwith etal,
J.Mol.Biol.69, ISS−160(1972))。プロモーターオペレーターシステム ここでは、CAP
結合部位を含むかどうかに関係なく、また、レプレッサ
ータンパク質の発現を暗号づけする能力を有するかどう
かにも関係なく、遺伝子操作することのできるオペロン
の調節領域をいう。
In order to better understand the process of genetic expression, the components of the gene are defined below. Structural genes for operon polypeptide expression and regulatory regions for controlling this expression, or "regulatory regions"
A gene consisting of. A gene within the control region to which RNA polymerase must bind in order to initiate promoter transcription. A gene to which an operator repressor protein can bind, which prevents RNA polymerase from binding to a promoter adjacent to this operator. Inducer A substance that inactivates the repressor protein, which releases the operator, allowing RNA polymerase to bind to the promoter and initiate transcription. Catabolic Metabolite Activating Protein (CAP) Binding Site CA
Cyclic adenosine monophosphate (c-AMP) mediated by P
A gene that binds to and is also normally required for initiation of transcription. This CAP binding site is not needed in special cases. For example, a promoter mutation in the lactose operon of phage λplac UV5 (abbreviated as lac-operon) eliminates the need for c-AMP and CAP for expression (J. Beckwith et al.
J. Mol. Biol. 69 , ISS-160 (1972)). Promoter operator system Here, CAP
It refers to a regulatory region of an operon that can be genetically engineered, whether or not it contains a binding site, and whether or not it has the ability to encode expression of a repressor protein.

【0007】さらに、後記の組み換え型DNAについて
の議論に必要な用語についても以下に定義する。クローニングビーイクル 形質転換と呼ばれる過程によ
り単細胞生物「マイクローブ」に入れられた場合、複製
可能な無傷のレプリコンを含有する非染色体性二本鎖D
NA。このようにして形質転換された生物を転換体(tra
nsformant)という。プラスミッド 本発明においては、ウイルスまたはバク
テリア由来のクローニングビーイクルであって、バクテ
リアの場合はバクテリア(細菌)プラスミッドという。相補性 一本鎖DNAの塩基配列が持っている特性であ
って、それぞれの鎖上の相補的塩基間の水素結合によっ
て二本鎖DNAが形成されることを可能にしている性
質。アデニン(A)はチミン(T)と相補性があり、グアニ
ン(G)はシトシン(C)と相補性がある。
Furthermore, the terms necessary for the discussion on the recombinant DNA described below are also defined below. A non-chromosomal double-stranded D containing a replicable intact replicon when placed in the unicellular organism "microbe" by a process called cloning vehicle transformation.
NA. The organism transformed in this way is transformed into a transformant (tra).
nsformant). Plasmid In the present invention, a cloning vehicle derived from a virus or a bacterium, and in the case of a bacterium, it is called a bacterium (bacterium) plasmid. A characteristic base sequence of complementary single-stranded DNA has the nature that allows the double-stranded DNA is formed by hydrogen bonding between complementary bases on the respective strands. Adenine (A) is complementary to thymine (T), and guanine (G) is complementary to cytosine (C).

【0008】生化学の最近の進歩により、例えばプラス
ミッドに外来性(exogenous)DNAを含ませた「組み換え
型」クローニングビーイクルを組み立てる(構築する)こ
とが可能となった。特殊な場合には、この組み換え体は
ヘテロローガスDNAを含んでいてもよい。ヘテロロー
ガスDNAとは、組み換え型ビーイクルによって形質転
換される生物によって通常は産生されないポリペプチド
を暗号化しているDNAを意味する。例えば結合し得る
末端を有する直線(線状)DNAを得るためにプラスミッ
ドを開裂する。これを結合可能な末端を有する外来性遺
伝子と結合させ、そのままのレプリコンと所望の表現型
特性をもった、一つの生物学的機能部分を得る。この組
換え型部分を微生物に挿入して形質転換し、この転換体
を単離し、クローンし、新しい遺伝情報を発現すること
のできる大きな集団を得る。組換え型クローニングビー
イクルを形成させ、これで微生物を形質転換する方法や
手段は多くの文献に記載されている。
Recent advances in biochemistry have made it possible, for example, to assemble (construct) "recombinant" cloning vehicles in which the plasmid contains exogenous DNA. In special cases, this recombinant may contain heterologous DNA. Heterologous DNA means DNA encoding a polypeptide not normally produced by an organism transformed with a recombinant vehicle. For example, the plasmid is cleaved to obtain linear (linear) DNA with ligable ends. This is ligated with an exogenous gene having a ligable end to obtain a replicon as it is and one biologically functional part having desired phenotypic characteristics. This recombinant portion is inserted into a microorganism and transformed, and this transformant is isolated and cloned to obtain a large population capable of expressing new genetic information. Many literatures describe methods and means for forming a recombinant cloning vehicle and transforming a microorganism with it.

【0009】本明細書で言及する文献などを参考までに
以下に列挙する。H.L.Heynecker et al, Nature
63, 748−752(1976); Cohenet al, Pro
c.Nat.Acad.Sci.USA 69, 2110(197
2); 同701293(1973); 同70, 3240(1
973); 同71 1030(1974); Morrow et a
l, Proc.Nat.Acad.Sci.USA 71, 1743、
(1974); Novick, Bacteriological Rev.33,
210(1969); Hershfield et al, Proc.Soc.
Nat'l.Acad.Sci.USA 71, 3455(197
4)およびJackon et al, 同, 69, 2904(197
2)。
The documents and the like referred to in this specification are listed below for reference. HL Heynecker et al, Nature 2
63 , 748-752 (1976); Cohen et al, Pro.
c. Nat. Acad. Sci. USA 69 , 2110 (197)
2); ibid. 70 1293 (1973); ibid. 70 , 3240 (1)
973); ibid. 71 1030 (1974); Morrow et a
l, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 71 , 1743,
(1974); Novick, Bacteriological Rev. 33 ,
210 (1969); Hershfield et al, Proc. Soc.
Nat'l. Acad. Sci. USA 71 , 3455 (197)
4) and Jackon et al, ibid, 69 , 2904 (197).
2).

【0010】DNAの組み換えには、分離したDNAフ
ラグメントの隣接末端を何らかの方法で修理し、結合さ
せやすくするための種々の方法を利用することができ
る。この結合(ligation)とは、隣接するヌクレオチド間
に燐酸ジエステル結合を形成させることを言い、最も普
通には酵素T4 DNAリガーゼ(合成酵素)によって結合
する。このようにして、平滑末端(blunt end)も直接結
合させることができる。あるいはまた、それらの隣接末
端に相補的一本鎖を含有するフラグメントを有する場
合、それぞれの末端をその後の結合のために位置づける
水素結合によって、結合は有利に行なわれる。粘着末端
(または相補末端)と呼ばれるこのような一本鎖は、末端
転移酵素を用いて平滑末端にヌクレオチドを付加するこ
とによって形成してもよく、場合により平滑末端の一方
の鎖をλ−エクソヌクレアーゼの如き酵素を用いて単に
破壊することによって形成してもよい。また、むしろ最
も普通には、長さが約4ないし6の塩基ペアの特定のヌ
クレオチド配列の内部および周囲の燐酸ジエステル結合
を解裂する制限エンドヌクレアーゼ(restriction endon
ucleases)によってもよい。多くの制限エンドヌクレアー
ゼおよびそれらの認識部位が知られており、いわゆるE
co RIエンドヌクレアーゼが最も広く使用されてい
る。二本鎖DNAを、回転対象の回文「回帰点」(palindr
omes)で開裂させる制限エンドヌクレアーゼは、粘着末
端を残す。従って、プラスミッドまたは他のクローニン
グビーイクルを開裂してそれぞれが半分の制限エンドヌ
クレアーゼ認識部位からなる末端を残すようにすること
ができる。同じ制限エンドヌクレアーゼによって得た外
来性DNAの開裂生成物は、そのプラスミッド末端のそ
れらと相補性の末端を有することになろう。あるいはま
た、後記するように、粘着末端を有する合成DNAを、
この開裂したビーイクルに挿入することができる。外来
性DNAを挿入するまで、ビーイクルの粘着末端が再結
合するのを阻止するために、この末端をアルカリ性ホス
ファターゼで消化(digest)してもよく、この結果、外来
性フラグメントの混入を終結させるための分子選択が行
なわれる。ビーイクルの他の方向に関して適切な方向性
を有するフラグメントの挿入は、このフラグメントが、
2個の異なった制限エンドヌクレアーゼによって除去さ
れたビーイクルDNAにとってかわり、それ自身が、そ
れぞれ、その異なったエンドヌクレアーゼの認識配列の
半分を構成している末端からなる場合には増強され得
る。
For the recombination of DNA, various methods can be used to repair the adjacent ends of the separated DNA fragments by some method to facilitate the ligation. This ligation refers to the formation of a phosphodiester bond between adjacent nucleotides, most commonly by the enzyme T 4 DNA ligase (synthetic enzyme). In this way, blunt ends can also be directly attached. Alternatively, if they have fragments containing complementary single strands at their flanking ends, the conjugation is advantageously effected by hydrogen bonding locating the respective ends for subsequent conjugation. Sticky end
Such single strands, called (or complementary ends), may be formed by adding nucleotides to the blunt end using a terminal transferase, optionally with one strand of the blunt end of the λ-exonuclease. It may be formed by simply destroying with an enzyme such as. Rather, most commonly, restriction endonucleases that cleave phosphodiester bonds within and around specific nucleotide sequences of about 4 to 6 base pairs in length.
ucleases). Many restriction endonucleases and their recognition sites are known, the so-called E
The co RI endonuclease is the most widely used. Double-stranded DNA is converted to a palindromic "regression point" (palindr) for rotation.
Restriction endonucleases that are cleaved by omes) leave sticky ends. Thus, plasmids or other cloning vehicles can be cleaved leaving an end each consisting of half a restriction endonuclease recognition site. Cleavage products of exogenous DNA obtained by the same restriction endonucleases will have ends complementary to those at their plasmid ends. Alternatively, as described below, synthetic DNA having sticky ends
It can be inserted into this cleaved vehicle. Until the foreign DNA is inserted, this end may be digested with alkaline phosphatase to prevent the sticky ends of the vehicle from recombining, thus ending the contamination of the foreign fragment. Molecular selection is performed. Insertion of a fragment with the proper orientation with respect to the other orientation of the vehicle
It can be enhanced if it replaces the vehicle DNA removed by two different restriction endonucleases, each of which itself consists of ends that make up half of the recognition sequence of the different endonuclease.

【0011】組換え型DNAに関して、最近、広範囲に
研究されているが、直ちに、そして実際に応用し得る成
果はほとんど得られていない。このことは常套の手段に
よって、ヌクレオチドを1つづつ組み立てたものであ
れ、単離したm−RNAから逆転写によって得たもの(相
補的、cDNA)であれ、「合成DNA」によって暗号化さ
れたポリペプチドなどを発現する試みに失敗していると
いう点において特にそうである。
Recently, extensive research has been conducted on recombinant DNA, but few results that can be applied immediately and practically have been obtained. This was encoded by "synthetic DNA", whether assembled one by one by conventional means or obtained by reverse transcription from isolated m-RNA (complementary, cDNA). This is especially true in that attempts to express polypeptides and the like have failed.

【0012】本明細書では、合成遺伝子からの、機能を
有するポリペプチド生成物の最初の発現の例であると思
われるものについて、および広範囲の応用を約束する関
連の新事実について記載する。この生成物とは、生長ホ
ルモン分泌阻害剤であるソマトスタチン(Guillemin
U.S.P.3,904,594)、インシュリンおよびグル
カゴンであり、その成果は先端疼痛、先端巨大症、急性
膵炎およびインシュリン依存糖尿病の治療への応用を示
唆している(R.Guillemin et al, Annual Rev.Me
d.27379(1976)参照)。
Described herein are what appear to be examples of the first expression of a functional polypeptide product from a synthetic gene, and related new facts that promise widespread application. This product is somatostatin (Guillemin) which is a growth hormone secretion inhibitor.
U.S.P. 3,904,594), insulin and glucagon, the results of which suggest their application in the treatment of apical pain, acromegaly, acute pancreatitis and insulin-dependent diabetes mellitus (R. Guillemin et al. al, Annual Rev. Me
d. 27 379 (1976)).

【0013】添付の図面および以下に詳述する記載から
明らかなように、ここに述べるソマトスタチンモデル
は、ここに記載された新事実が多くの有益な面に応用さ
れ得ることを示している。
As will be apparent from the accompanying drawings and the description detailed below, the somatostatin model described herein demonstrates that the novel facts described herein can be applied in many beneficial ways.

【0014】図面についての説明 添付の図面は、本発明の好ましい実施形式、即ち、組換
え型プラスミッドを含有するバクテリア形質転換体によ
る、ソマトスタチンホルモンおよびヒトインシュリンの
発現に利用される1つの脈絡を例示したものである。
DESCRIPTION OF THE FIGURES The accompanying drawings illustrate one mode of use of the present invention, namely the expression of somatostatin hormone and human insulin by bacterial transformants containing recombinant plasmids. It is an example.

【0015】図1 方法の概要模式図。化学的なDNA
合成によって調製したソマトスタチンのための遺伝子
を、プラスミッドpBR322上の大腸菌(E.coli)β
−ガラクトシダーゼ遺伝子と融合させる。大腸菌への形
質転換の後、この組換え型プラスミッドは、インビトロ
において臭化シアンによりメチオニン残基を選択的に開
裂することができ、かくして活性な哺乳動物のポリペプ
チドホルモンを生成させることができるタンパク質前駆
体の合成を指示する。A、T、CおよびGは、ソマトス
タチン遺伝子の暗号鎖中のデオキシリボヌクレオチドの
特有の塩基を表わす(それぞれAはアデニン、Tはチミ
ン、Cはシトシン、Gはグアニンを表わす)。
FIG . 1 is a schematic diagram of the method. Chemical DNA
The synthetically prepared gene for somatostatin was cloned into E. coli β on plasmid pBR322.
-Fused with the galactosidase gene. After transformation into E. coli, this recombinant plasmid is capable of selectively cleaving methionine residues with cyanogen bromide in vitro, thus producing an active mammalian polypeptide hormone. Directs the synthesis of protein precursors. A, T, C, and G represent the unique bases of deoxyribonucleotides in the coding chain of the somatostatin gene (A represents adenine, T represents thymine, C represents cytosine, and G represents guanine, respectively).

【0016】図2 構造遺伝子の模式的構造。その暗号
鎖(即ち上方の鎖)は、ソマトスタチンのアミノ酸配列の
ためのコドンからなる(図に示されている)。
FIG . 2 Schematic structure of structural gene. The coding strand (ie the upper strand) consists of codons for the amino acid sequence of somatostatin (shown in the figure).

【0017】図3 構造遺伝子を組み立てるのに使用す
るヌクレオチドトリマーの好ましい調製方法を模式的に
示したもの。図3において、ヌクレオチドを描写するの
に通常の表示法を用い、下記に示すように5'OHは左
側に、3'OHは右側に描いた。
FIG . 3 is a schematic representation of a preferred method for preparing the nucleotide trimer used to assemble the structural gene. In FIG. 3, the normal notation was used to depict the nucleotides, 5'OH on the left and 3'OH on the right as shown below.

【化1】 Embedded image

【0018】図4 親プラスミッドとしてpBR322
を用い、ソマトスタチン(図中SOMで表わす)含有タン
パク質を発現し得る組換え型プラスミッド(例えばpSO
M11−3)を調製するためのフローチャート。図4に
おいて、各プラスミッドの近似的分子量をダルトン(d)
で表わした。Apr およびTcr はそれぞれアンピシリン
およびテトラサイクリン耐性のための遺伝子を表わし、
Tcs は、Tcr 遺伝子の一部分を切り取ったことに由来
するテトラサイクリン感受性を表わす。プラスミッド上
の開裂部位に特異的な種々の制限エンドヌクレアーゼの
相対的な位置を図に示した(例えば、Eco RI、BamH
Iなど)。
FIG . 4 pBR322 as parent plasmid
Is used to express a somatostatin (represented by SOM in the figure) -containing protein.
Flowchart for preparing M11-3). In Fig. 4, the approximate molecular weight of each plasmid is expressed in daltons (d).
Indicated by Ap r and T c r represent the genes for ampicillin and tetracycline resistance respectively,
Tc s represents tetracycline sensitivity derived from excision of a part of the Tc r gene. The relative positions of various restriction endonucleases specific for the cleavage site on the plasmid are shown in the figure (eg Eco RI, BamH
I).

【0019】図5AおよびB 2個のプラスミッドの主
要な箇所のヌクレオチド配列を示した。また、メッセン
ジャーRNA(mRNA)転写の方向も示してある。この
転写は必ず暗号鎖の5'末端から開始される。制限エン
ドヌクレアーゼ基質部位も示されている。描写してある
配列は、それぞれlac(ラクトース)−オペロンの調節要
素およびソマトスタチンのアミノ酸配列(イタリック)を
発現するためのコドンの両者を含有している。β−ガラ
クトシダーゼ(以降、β−galという)のためのアミノ酸
配列番号は角括弧に示してある。
Figures 5A and B show the nucleotide sequences of the major sites of the two plasmids . The direction of messenger RNA (mRNA) transcription is also indicated. This transcription always starts from the 5'end of the coding chain. Restriction endonuclease substrate sites are also shown. The sequences depicted contain both the regulatory elements of the lac (lactose) -operon and the codons for expressing the amino acid sequence of somatostatin (italics), respectively. The amino acid sequence numbers for β-galactosidase (hereinafter β-gal) are shown in brackets.

【0020】図6〜図8 後述する実験の部で詳細に記
載するが、これらの図は、放射免疫分析の比較実験の結
果を示しており、組換え型プラスミッドによって発現さ
れた生成物のソマトスタチン活性を示している。
FIGS. 6-8, which are described in detail in the experimental section below, show the results of comparative experiments of radioimmunoassays, which show the products expressed by the recombinant plasmids. It shows somatostatin activity.

【0021】図9 その暗号鎖がヒトインシュリンのA
鎖およびB鎖のアミノ酸配列のためのコドンからなる合
成遺伝子の模式構造。
FIG . 9 The coding chain is human insulin A
Schematic structure of a synthetic gene consisting of codons for the chain and B chain amino acid sequences.

【0022】図10 ヒトインシュリンのB鎖を発現す
ることのできる組換え型プラスミッドを組み立てるため
のフローチャート。
FIG . 10 is a flow chart for constructing a recombinant plasmid capable of expressing the B chain of human insulin.

【0023】詳細な説明 1.異種ポリペプチドを暗号化している遺伝子の調製 アミノ酸配列が知られているポリペプチドを暗号化して
いるDNAは、「遺伝暗号」に従ってコドンを選択するこ
とによって調製することができる。精製などを容易にす
るために、例えば約11ないし約16個のヌクレオチド
からなるオリゴデオキシリボヌクレオチドフラグメント
を別々に調製し、次いでこれらを所望の配列に組み立て
る。即ち、好都合な大きさの第1組および第2組のオリ
ゴデオキシリボヌクレオチドフラグメントを調製する。
この第1組は、適切な配列で結合させると、ポリペプチ
ド発現のためのDNA暗号鎖となる(例えば図2のフラ
グメントA、B、CおよびD参照)。第2組は、同様に適
切な順序で結合させると、暗号鎖と相補性のある鎖とな
る(例えば図2のフラグメントE、F、GおよびH参
照)。それぞれの鎖のフラグメントは、相補性によっ
て、フラグメントブロックの粘着末端(相補末端)が水素
結合することにより、自動的に集合するように、好都合
に重なり合う。集合に続いて、通常の方法で結紮(結
合、ligation)することにより、この構造遺伝子が完成
する。
Detailed Description 1. Preparation of Gene Encoding a Heterologous Polypeptide DNA encoding a polypeptide whose amino acid sequence is known can be prepared by selecting codons according to the "genetic code". To facilitate purification and the like, oligodeoxyribonucleotide fragments consisting of, for example, about 11 to about 16 nucleotides are prepared separately and then assembled into the desired sequence. Thus, conveniently sized first and second sets of oligodeoxyribonucleotide fragments are prepared.
This first set, when ligated with the appropriate sequences, provides the DNA coding strand for polypeptide expression (see, eg, fragments A, B, C and D in Figure 2). The second set also results in a strand complementary to the coding strand when attached in the same order (see, eg, fragments E, F, G, and H of Figure 2). Fragments of each strand are conveniently overlapped by complementarity, so that the cohesive ends (complementary ends) of the fragment blocks are hydrogen-bonded to automatically assemble. Subsequent to assembly, the structural gene is completed by ligation in a usual manner.

【0024】あるアミノ酸配列に対するコドンの選択に
際しては、遺伝暗号の縮退によって、かなりの自由度が
許される。しかし、本発明の目的に沿うには、コドンの
選択は以下の3つの条件に従って決定するのが好都合で
あった。先ず第1は、所望の遺伝子中で互いに隣接する
フラグメントを除いては、フラグメントどうしの不適当
な相補性を避けるようにコドンおよびフラグメントを選
択し、フラグメント集合を行なった。第2は、転写が早
まって終結しないように、AT塩基ペアに富む(例えば
約5またはそれ以上)配列を避けることであり、GC塩
基ペアに富んだ配列が先に存在する場合には特にそうで
ある。第3は、少なくとも選ばれた大部分のコドンが、
微生物ゲノムの発現に好ましいものであること(例えば
W.Fiers,et al, Nature 260 500(197
6)参照)である。本発明において、微生物ゲノムを発現
するのに好適なコドンを以下に定義する。
In selecting a codon for a given amino acid sequence, a considerable degree of freedom is allowed due to the degeneracy of the genetic code. However, for the purposes of the present invention, the choice of codon was conveniently determined according to the following three conditions. First, except for fragments that are adjacent to each other in the desired gene, codons and fragments were selected so as to avoid inappropriate complementarity between fragments, and fragment assembly was performed. The second is to avoid sequences that are rich in AT base pairs (eg, about 5 or more) so that transcription does not terminate prematurely, especially if GC base pair rich sequences are present first. Is. Third, at least most of the selected codons
Preferred for expression of microbial genomes (eg W. Fiers, et al, Nature 260 500 (197)
6)). In the present invention, codons suitable for expressing a microbial genome are defined below.

【0025】[0025]

【表1】好ましいコドンの指定 第1文字(5'末端) 第2文字(十文字に交差して読む) 第3文字(3'末端) (下へ読む) T C A G (下へ読む) phe − − cys T T phe ser tyr − C leu − 終止 終止 A − ser 終止 trp G leu pro his arg T C leu pro his arg C leu pro gln − A − pro gln − G ile thr asn − T A ile thr asn ser C − − − − A met(開始) thr lys − G val ala asp gly T G val − asp − C val − glu − A val ala glu − G [Table 1] Designation of preferred codons 1st character (5 'end) 2nd character ( read across ten characters) 3rd character (3' end) (read below) T C A G (read below) phe − − Cys T T phe ser tyr − C leu − end stop A − ser end trp G leu pro his arg T C leu pro his arg C leu pro gln − A − pro gln − G ile thr asn − T A ile thr asn ser C − − − − A met (start) thr lys − G val ala asp gly T G val − asp − C val − glu − A val ala glu − G

【0026】ソマトスタチンの場合の最も好ましいアミ
ノ酸(コドン)と構造遺伝子の関係は以下の通りであ
る。gly(GGT)、cys(TGT)、lys(AAG)、trp(T
GG)、ala(GCT、GCG)、asn(AAT、AAC)、p
he(TTC、TTT)、thr(ACT、ACG)、ser(TC
C、TCG)
The relationship between the most preferred amino acid (codon) and structural gene in the case of somatostatin is as follows. gly (GGT), cys (TGT), lys (AAG), trp (T
GG), ala (GCT, GCG), asn (AAT, AAC), p
he (TTC, TTT), thr (ACT, ACG), ser (TC
C, TCG)

【0027】所望のポリペプチドの構造遺伝子を、その
まま、発現のためにクローニングビーイクルに挿入する
場合、この遺伝子の前には開始コドン(例えばATG)を
置き、直後に1またはそれ以上の終結、即ち終止コドン
を置く(図2参照)。
When the structural gene for the desired polypeptide is directly inserted into a cloning vehicle for expression, this gene is preceded by a start codon (eg, ATG) immediately followed by one or more terminations, That is, put a stop codon (see FIG. 2).

【0028】そのまま発現するに適した構造遺伝子とし
ては、リー・シー(Li,C.)のプロシーディングス・
オブ・ナショナル・アカデミー・サイエンス(Proc.N
atl.Acad.Sci.)73巻、1476〜1479、197
6年に開示されているヒト成長ホルモンの成熟アミノ酸
配列に基づいて、本発明と同様にして合成し得るDN
A、またはヒグチらのプロシーディングス・オブ・ナシ
ョナル・アカデミー・サイエンス、USA、73巻、3
146〜3150、1976年に開示されている、ウサ
ギベータ−グロブリンを暗号化している遺伝子、などが
あげられる。しかし、後述するように、特定のポリペプ
チドのアミノ酸配列は、先行する、そして/または後続
する付加的なタンパク質と共に発現してもよい。
As a structural gene suitable for expression as it is, the procedure of L.C. (Li, C.)
Of National Academy Sciences (Proc.N
atl.Acad.Sci.) 73 volumes, 1476-1479, 197
DN, which can be synthesized in the same manner as the present invention, based on the mature amino acid sequence of human growth hormone disclosed in 2006.
A, or Proceedings of National Academy of Sciences, Higuchi et al., USA, 73, 3
146-3150, disclosed in 1976, is a gene encoding rabbit beta-globulin, and the like. However, as described below, the amino acid sequence of a particular polypeptide may be expressed with additional proteins preceding and / or following.

【0029】本明細書においては、開始および終止コド
ンを伴った所望のポリペプチドの構造遺伝子を「ヘテロ
ローガスポリペプチドのアミノ酸配列を暗号化している
DNA」と呼称し、該DNAのみによる発現産物を「所
望のヘテロローガスポリペプチド自体」、ホモローガス
遺伝子またはその断片が付加した該DNAの発現産物を
「前駆体ポリペプチド」という。この前駆体ポリペプチ
ドに於いて、そのポリペプチドの使用目的からして、付
加的タンパク質を切断する必要がある場合には、隣接し
たポリペプチド一付加的タンパク質コドンの接合点に適
当な開裂部位を暗号づける。即ち、例えば図1において
は、発現産物はソマトスタチンおよびβ−ガラクトシダ
ーゼポリペプチドの大部分の両者からなるタンパク質前
駆体である。この場合、翻訳を開始するためにATGを
暗号化する必要はない。何故なら、リボソームによる付
加的なβ-galタンパク質の解読が、ソマトスタチン構造
遺伝子にまで通読されていくからである。しかし、臭化
シアンによって特異的に開裂されるアミノ酸であるメチ
オニンを調製する暗号を与えるATG信号を挿入する
と、タンパク質前駆体を所望のポリペプチドに簡単に変
換することができるようになる。
In the present specification, a structural gene of a desired polypeptide with start and stop codons is referred to as "DNA encoding the amino acid sequence of heterologous polypeptide", and an expression product of the DNA alone is referred to. The "desired heterologous polypeptide itself" and the expression product of the DNA to which the homologous gene or a fragment thereof is added are referred to as "precursor polypeptide". In this precursor polypeptide, if it is necessary to cleave an additional protein for the purpose of using the polypeptide, an appropriate cleavage site should be provided at the junction of the adjacent polypeptide and the additional protein codon. Encrypt. Thus, for example, in Figure 1, the expression product is a protein precursor consisting of both somatostatin and most of the β-galactosidase polypeptide. In this case, it is not necessary to encrypt the ATG to start the translation. This is because the decoding of additional β-gal protein by the ribosome is read through to the somatostatin structural gene. However, the insertion of the ATG signal, which provides the code that prepares the amino acid methionine, which is specifically cleaved by cyanogen bromide, allows for easy conversion of the protein precursor into the desired polypeptide.

【0030】図2はまた、組換えに使用する異種DNA
にとって好ましいもう1つの特徴、即ち、好都合に、制
限エンドヌクレアーゼ認識部位の二本鎖の片方からなる
粘着末端が存在していることを示している。既述した理
由により、この両末端は、組換えに際してそれぞれ異な
った認識部位を形成するようにデザインするのが好まし
い。
FIG. 2 also shows a heterologous DNA used for recombination.
Another feature that is preferred for is that, advantageously, there is a sticky end consisting of one half of the double-stranded restriction endonuclease recognition site. For the reasons described above, it is preferable to design both ends so that they form different recognition sites upon recombination.

【0031】ここに述べる新事実はソマトスタチンモデ
ルを用いて好適に例示されるが、実際にアミノ酸配列が
既知であれば、どのようなものであっても、それに対す
るヘテロローガスDNA暗号を、必要な変更を加えて、
使用することができることは容易に理解されるはずであ
る。例えば、既に記述した、および以下に記載する技術
は、必要な変更を加えることによって、ポリロイシンお
よびポリアラニンの如きポリ(アミノ)酸類、酵素類、血
清タンパク質、痛みの閾値をかえるβ−エンドルフイン
(β−endorphins)の如き鎮痛性ポリペプチドなどの製造
に利用することができる。最も好ましくは、このように
して製造されるポリペプチド類は哺乳動物のホルモン類
またはその中間体であろう。このようなホルモン類とし
ては、例えばソマトスタチン、ヒトインシュリン、ヒト
および牛の成長ホルモン、間質細胞刺激ホルモン、AC
TH、膵臓ポリペプチドなどが含まれる。中間体として
は、例えばヒトプレプロインシュリン、ヒトプロインシ
ュリン、ヒトインシュリンのA鎖およびB鎖などであ
る。異種DNAとしては、インビトロで調製されるDN
Aの外に、mRNAからの逆転写によって得られるcDN
Aも包含されてよい(例えばUllrich et al.Science
196 1313(1977)参照)。
The new facts described here are preferably exemplified by using the somatostatin model. However, if the amino acid sequence is actually known, the heterologous DNA code for it is required. Make a change,
It should be readily understood that it can be used. For example, the techniques described above and below describe, by mutatis mutandis, poly (amino) acids such as polyleucine and polyalanine, enzymes, serum proteins, β-endorphins that alter the threshold of pain.
It can be used for the production of analgesic polypeptides such as (β-endorphins). Most preferably, the polypeptides thus produced will be mammalian hormones or intermediates thereof. Such hormones include, for example, somatostatin, human insulin, human and bovine growth hormone, stromal cell stimulating hormone, AC.
TH, pancreatic polypeptides and the like are included. Examples of the intermediate include human preproinsulin, human proinsulin, human insulin A chain and B chain, and the like. As the heterologous DNA, DN prepared in vitro is used.
In addition to A, cDNA obtained by reverse transcription from mRNA
A may also be included (eg Ullrich et al. Science
196 1313 (1977)).

【0032】2.タンパク質前駆体の発現を暗号化して
る組換え体 図1において模式的に描かれた過程では、発現によっ
て、特異なヘテロローガス構造遺伝子によって暗号づけ
られたポリペプチド(ソマトスタチン)と、付加的なタン
パク質(β−ガラクトシダーゼ酵素のタンパク質からな
る)の両者からなるタンパク質前駆体が産生される。次
いでソマトスタチンアミノ酸配列に隣接する選択的な開
裂部位によって、所望のポリペプチドを不必要(余分)な
タンパク質から分離することができる。例示したケース
は、ここに記載する技術によって使用することのできる
種々の方法の代表的なものである。
[0032] 2. Encode the expression of protein precursors
In the process schematically depicted in Figure 1, the expression consists of a polypeptide (somatostatin) encoded by a unique heterologous structural gene and an additional protein (a protein of the β-galactosidase enzyme). A protein precursor consisting of both is produced. The desired polypeptide can then be separated from unwanted (excess) proteins by selective cleavage sites flanking the somatostatin amino acid sequence. The illustrated case is representative of the various methods that can be used with the techniques described herein.

【0033】大抵の場合、開裂はプラスミッドまたは他
のビーイクルの複製環境の外で、例えば微生物培養体の
収穫の後で行なう。このようにすれば、小さなポリペプ
チドと不要なタンパク質との一時的な接合により、例え
ばインビボにおいて固有の酵素によってこの小さなポリ
ペプチドが、分解されるのを防ぐことができる。同時
に、この付加的なタンパク質は通常、細胞外で開裂する
までこの所望のポリペプチドの生物活性を失効させるの
で、操作中の生物学的安全性を増す効果がある。勿論、
特殊な場合には細胞内で開裂させるのが望ましい場合も
ある。例えば、前駆体の発現を暗号化しているDNAと
直列的に処理して、インシュリン前駆体を活性形にかえ
る酵素を暗号づけしたDNAをクローニングビーイクル
に付与することもできる。
In most cases, the cleavage is performed outside the replication environment of the plasmid or other vehicle, eg after harvest of the microbial culture. In this way, temporary conjugation of the small polypeptide to unwanted proteins can prevent the small polypeptide from being degraded by, for example, a native enzyme in vivo. At the same time, this additional protein normally abolishes the biological activity of this desired polypeptide until it is cleaved extracellularly, which has the effect of increasing biological safety during the procedure. Of course,
In special cases it may be desirable to cleave it intracellularly. For example, DNA encoding the enzyme that converts the insulin precursor into its active form can be added to the cloning vehicle by serially treating it with the DNA encoding the expression of the precursor.

【0034】好ましいのは、目的とする特定のポリペプ
チドが、不要のタンパク質を脱離するのに用いる開裂部
位に相当する開裂部位を分子内に含有していないことで
ある(勿論、この条件が満たされていなくても、競合反
応によって、低収率であるとはいえ、その所望の生成物
が得られることは理解されるであろう)。目的生成物が
メチオニンを含んでいない場合、所望の配列に隣接する
メチオニンのところで臭化シアンを用いて開裂するのが
非常に効果的であるということがわかった。同様に、生
成物がアルギニンおよびリシンを含まない場合は、例え
ばトリプシンまたはキモトリプシンを用い、所望の配列
に隣接するarg−arg、lys−lysなどの開裂部位を酵素的
に開裂させることができる。開裂によって、例えば不要
のアルギニンが付着した目的生成物が得られた場合に
は、このアルギニンはカルボキシペプチダーゼによる消
化によって除去することができる。arg−argを開裂する
のにトリプシンを用いる場合は、目的とするポリペプチ
ド中のリシン部位は、無水マレイン酸または無水シトラ
コン酸などによって、あらかじめ保護することができ
る。例示的にここに述べた開裂技術は多くの変法の代表
的なものに過ぎないことは、本明細書に照らして当業者
には容易に理解されるであろう。
It is preferable that the specific polypeptide of interest does not contain a cleavage site in the molecule corresponding to the cleavage site used for eliminating an unwanted protein. It will be appreciated that, if not satisfied, the competition reaction will give the desired product, albeit in low yield. If the desired product does not contain methionine, it has been found to be very effective to cleave with methionine adjacent to the desired sequence with cyanogen bromide. Similarly, if the product is free of arginine and lysine, trypsin or chymotrypsin, for example, can be used to enzymatically cleave cleavage sites such as arg-arg, lys-lys, which flank the desired sequence. If the cleavage yields the desired product, for example with unwanted arginine attached, this arginine can be removed by digestion with carboxypeptidase. When trypsin is used to cleave arg-arg, the lysine site in the polypeptide of interest can be protected beforehand with maleic anhydride or citraconic anhydride. It will be readily apparent to those skilled in the art in light of this specification that the cleavage techniques described herein by way of example are merely representative of many variations.

【0035】開裂され得るタンパク質は、特定のポリペ
プチドのC−末端またはN−末端のいずれかに隣接して
発現されてもよく、あるいは、プロインシュリンとイン
シュリンを区別する封入配列(included sequence)の場
合のように、ポリペプチド自身の内部に発現されてもよ
い。また、使用するビーイクルは、目的とするポリペプ
チドの繰り返しの配列からなり、それぞれのペプチドが
特異な開裂部位で隔てられているようなタンパク質を発
現するように暗号づけされていてもよい。しかし、図に
例示した場合のように、目的生成物の構造遺伝子の前
に、不要のタンパク質のためのコドンが翻訳されるのが
最も好ましい。いずれの場合においても、制御領域に対
して適切な解読枠(解読相)を維持するように注意しなけ
ればならない。
The cleavable protein may be expressed adjacent to either the C-terminus or the N-terminus of a particular polypeptide, or alternatively, of an included sequence that distinguishes proinsulin from insulin. As in the case, it may be expressed within the polypeptide itself. In addition, the vehicle used may consist of a repetitive sequence of the desired polypeptide, and may be encoded so as to express a protein in which each peptide is separated by a specific cleavage site. However, it is most preferred that the codon for the unwanted protein is translated before the structural gene of the desired product, as is the case illustrated in the figure. In each case, care must be taken to maintain the proper open reading frame (reading phase) for the control area.

【0036】3.免疫原性物質(lmmunogens)の発現 特定のポリペプチドおよび不要のタンパク質の両者を発
現し得るということは、免疫原性物質を調製する有力な
手段となり得る。ポリペプチド「ハプテン」(付着体、即
ち、抗体などと特異的に結合する決定子を持っている
が、通常は免疫反応を示すには小さ過ぎる物質)は、免
疫原性能を付与するに十分な大きさの付加的タンパク質
との接合体として発現することができる。事実、一例と
してここで調製したβ−gal−ソマトスタチン接合体は
免疫原性能を有する大きさであり、ソマトスタチンハプ
テンと結合する抗体を産生するものと期待し得る。10
0個以上のアミノ酸、最も普通には200個以上のアミ
ノ酸からなるタンパク質は免疫原性能を有する。
[0036] 3. Expression of Immunogenic Substances The ability to express both specific polypeptides and unwanted proteins can be a powerful tool for preparing immunogenic substances. The polypeptide "hapten" (adhesive, that is, a substance that has a determinant that specifically binds to an antibody, etc., but is usually too small to show an immune response) is sufficient to confer immunogenic potential. It can be expressed as a conjugate with additional proteins of size. In fact, as an example, the β-gal-somatostatin conjugates prepared here are immunogenic in size and can be expected to produce antibodies that bind the somatostatin hapten. 10
Proteins consisting of 0 or more amino acids, most commonly 200 or more amino acids, are immunogenic.

【0037】前記した方法で調製された接合体は、ハプ
テンの放射免疫分析(radioimmune assay)または他の分
析に、あるいはまたワクチンの製造に有用な抗体を産生
する。以下に後者の応用例について述べる。臭化シアン
またはウイルスの外殻タンパク質の他の開裂物質によ
り、そのタンパク質自体に対して産生された抗体に結合
するオリゴペプチドが産生する。このようなオリゴペプ
チドハプテンのアミノ酸配列がわかれば、そのためのヘ
テロローガスDNAを免疫原性能を付与する付加的タン
パク質との接合体として発現させることができる。この
ような接合体をワクチンとして使用すれば、免疫をつけ
るために外殻タンパク質自体を使用する場合に併発する
副作用を減少することができると期待される。
The conjugate prepared by the method described above produces antibodies which are useful in the radioimmmune assay or other assays of haptens, or alternatively in the production of vaccines. The latter application example will be described below. Cyanogen bromide or other cleaved substances of the viral coat protein produce oligopeptides that bind to antibodies raised against the protein itself. If the amino acid sequence of such oligopeptide hapten is known, the heterologous DNA therefor can be expressed as a conjugate with an additional protein imparting immunogenic ability. The use of such a conjugate as a vaccine is expected to reduce the side effects that occur when the outer coat protein itself is used for immunization.

【0038】4.調節要素 図1は、形質転換生物が、その形質転換されていない状
態の生物にとってホモローガスな制御領域のコントロー
ル下で、挿入されたヘテロローガスDNAからポリペプ
チド生成物を発現する過程を表わしている。即ち、ラク
トース依存性大腸菌の染色体DNAは、なかんずく、酵
素β−ガラクトシダーゼをつくり上げることにより、ラ
クトース消化を行なうラクトースオペロン、即ち、lac
−オペロンを含んでいる。例示したこの例では、このla
c−調節要素は、大腸菌に感染するバクテリオファージ
λplac5から得られる。一方、このファージのlac−オ
ペロンは、同じ細菌種からの形質導入(transduction)に
よって誘導されたものであり、従って「ホモロギー」であ
る。記載した方法において好適に使用されるホモローガ
スな制御領域は、また、その生物由来のプラスミッドD
NAから誘導されてもよい。
[0038] 4. Regulatory Elements FIG. 1 represents the process by which a transformed organism expresses a polypeptide product from inserted heterologous DNA under the control of a regulatory region which is homologous to the organism in its untransformed state. That is, the chromosomal DNA of lactose-dependent Escherichia coli is, inter alia, the lactose operon that performs lactose digestion by producing the enzyme β-galactosidase, that is, lac.
-Contains an operon. In this illustrated example, this la
The c-regulatory element is derived from the bacteriophage λplac5 that infects E. coli. On the other hand, the lac-operon of this phage was induced by transduction from the same bacterial species and is therefore "homology". The homologous control region preferably used in the described method is also the plasmid D derived from that organism.
It may be derived from NA.

【0039】このlac−プロモーター−オペレーターシ
ステムは、簡便であり効率がよいので、前述の系に用い
るのが望ましい。このシステムはまた、その機能(能力)
がIPTG(イソプロピルチオ−β−D−ガラクトシダ
ーゼ)によって誘発(induce)される点からも望ましい。
勿論、その他のオペロンまたはその一部、例えばラムダ
(lambda)プロモーター−オペレーター、アラビアノース
オペロン[ファイ80ダラ(phi 80dara)]またはコリシ
ン(colicine)E1、ガラクトース、アルカリ性ホスファ
ターゼあるいはトリプトファンのオペロンなども使用す
ることができる。トリプトファンオペロン(trpオペロ
ン)由来のプロモーター−オペレーターは、誘発(induct
ion)(インドールアクリル酸による)および収穫まで10
0%抑制すると期待される。
Since this lac-promoter-operator system is simple and efficient, it is desirable to use it in the above system. This system also has its function (ability)
Is also desirable in that it is induced by IPTG (isopropylthio-β-D-galactosidase).
Of course, other operons or parts thereof, such as lambda
(lambda) promoter - operator, Arabic North operon [phi 80 Dhara (phi 80 d ara)] or colicin (colicine) E1, galactose can also be used, such as an operon alkaline phosphatase or tryptophan. The promoter-operator from the tryptophan operon (trp operon) is inducible (inductant).
ion) (with indole acrylic acid) and harvest 10
It is expected to suppress by 0%.

【0040】5.プラスミッド組み立て全般について 図4に模式的に示した処置法の詳細については実験の部
で述べる。ここでは、好ましい実施形式の組換え型プラ
スミッドを組み立てるために用いられる種々の技法につ
いて簡単に述べておく。
5. The details of the procedure schematically shown in FIG. 4 for the overall plasmid assembly will be described in the experimental section. Here is a brief description of the various techniques used to construct the preferred embodiment recombinant plasmids.

【0041】合成ソマトスタチン遺伝子のクローニング
および発現には、2個のプラスミッドを使用した。それ
ぞれのプラスミッドは、β−ガラクトシダーゼ構造遺伝
子領域の異なった領域にEco RI基質部位を有する
(図4および図5参照)。これらのプラスミッドのEco
RI部位に、合成ソマトスタチンDNAフラグメントを
挿入すると、lac−オペロン調節要素のコントロール下
で、そのフラグメント中の遺伝情報が発現される。ソマ
トスタチンフラグメントをこれらのプラスミッドに挿入
すると、翻訳によって、10個のアミノ酸(pSOM1)
または実質上全β−ガラクトシダーゼサブユニット構造
(pSOM1 1−3)のいずれかに先導されたソマトスタ
チンポリペプチドが得られる。
Two plasmids were used for cloning and expression of the synthetic somatostatin gene. Each plasmid has an Eco RI substrate site in a different region of the β-galactosidase structural gene region.
(See FIGS. 4 and 5). Eco of these plasmids
Insertion of a synthetic somatostatin DNA fragment at the RI site results in expression of the genetic information in that fragment under the control of the lac-operon regulatory element. Insertion of the somatostatin fragment into these plasmids resulted in a translation of 10 amino acids (pSOM1).
Or virtually all β-galactosidase subunit structures
One obtains a somatostatin polypeptide directed by either (pSOM1 1-3).

【0042】このプラスミッド組み立て設計は、良く性
質が解明されているクローニングビーイクルであるプラ
スミッドpBR322を用いて開始する。プラスミッド
にlac−要素を導入するには、lac−プロモーター、CA
P(環状AMP受容タンパク質)結合部位、オペレータ
ー、リボソーム結合部位およびβ−ガラクトシダーゼ構
造遺伝子の最初の7個のアミノ酸コドンを備えているH
aeIII制限エンドヌクレアーゼフラグメント(203ヌク
レオチド)を挿入することにより行なった。このHaeIII
フラグメントはλplac5DNAから得た。その末端がT
4 DNAポリメラーゼおよびデオキシリボヌクレオチド
3燐酸で修復されたEcoRI−開裂pBR322プラス
ミッドを、このHaeIIIフラグメントと平滑末端結紮
し、挿入点にEcoRI末端を生成させた。これらHaeII
Iおよび修復EcoRI末端の結合によって、それぞれの
末端にEcoRI制限部位が形成される(図4および図5
参照)。このDNAを持ったE.coli RRIの形質転
換体は、5−ブロモ−4−クロロ−インドリルガラクト
シド(X−gal)培地上、テトラサイクリン(Tc)およびア
ンピシリン(Ap)に対する耐性によって選択した。この
指示培地上において、レプレッサーと結合する(titrati
ng)lac−オペレーターの数が増加したことによって、β
−ガラクトシダーゼを構成的に合成することのできるコ
ロニーは、それが青色になることで同定される。HaeII
Iフラグメントは、2つの方向づけが可能であるが、こ
れらは、フラグメント中のHha制限部位が非対象に存在
することによって区別される。プラスミッドpBH10
をさらに修正して、lac−オペレーターの遠位部のEco
RIエンドヌクレアーゼ部位を除去した(pBH20)。
This plasmid assembly design begins with the well characterized cloning vehicle, plasmid pBR322. To introduce the lac-element into the plasmid, the lac-promoter, CA
H with a P (cyclic AMP receptor protein) binding site, an operator, a ribosome binding site and the first 7 amino acid codons of the β-galactosidase structural gene
This was done by inserting the aeIII restriction endonuclease fragment (203 nucleotides). This HaeIII
The fragment was obtained from λplac5 DNA. The end is T
4 EcoRI-cleaved pBR322 plasmid repaired with 4 DNA polymerase and deoxyribonucleotide triphosphate was blunt-end ligated with this HaeIII fragment to generate an EcoRI end at the point of insertion. These HaeII
Coupling of the I and repaired Eco RI ends creates an Eco RI restriction site at each end (FIGS. 4 and 5).
reference). E. coli with this DNA Transformants of E. coli RRI were selected by resistance to tetracycline (Tc) and ampicillin (Ap) on 5-bromo-4-chloro-indolylgalactoside (X-gal) medium. On this indicator medium, it binds to the repressor (titrati
ng) lac-increased number of operators
-A colony capable of constitutively synthesizing galactosidase is identified by its blue color. HaeII
The I fragment has two possible orientations, which are distinguished by the asymmetric presence of the Hha restriction site in the fragment. Plus mid pBH10
To further modify the lac-operator distal Eco
The RI endonuclease site was removed (pBH20).

【0043】8個の化学的に合成したオリゴデオキシリ
ボヌクレオチド(図2)の5'末端[32P]−γ−ATP
を用いてポリヌクレオチドキナーゼでラベルし、T4
NAリガーゼにより結合させる。重なり合うフラグメン
ト間の水素結合により、ソマトスタチン遺伝子は自動的
に集合し、最終的には、粘着制限部位末端によって重合
し、より大きな分子となる。この結合した生成物をEco
RIおよびBamHI制限エンドヌクレアーゼで処理し、
図2に示したようなソマトスタチン遺伝子を生成させ
る。
The 5'end [ 32 P] -γ-ATP of eight chemically synthesized oligodeoxyribonucleotides (FIG. 2)
Labeled with polynucleotide kinase using, T 4 D
It is bound by NA ligase. Hydrogen bonding between overlapping fragments causes the somatostatin gene to automatically assemble and ultimately polymerize by sticky restriction site ends into larger molecules. This combined product is Eco
Treated with RI and BamHI restriction endonucleases,
Generate the somatostatin gene as shown in FIG.

【0044】EcoRIおよびBamHI末端を有するこの
合成ソマトスタチン遺伝子フラグメントを、あらかじめ
EcoRIおよびBamHI制限エンドヌクレアーゼならび
にアルカリ性ホスファターゼで処理したpBH20プラ
スミッドと結合させる。このようにアルカリ性ホスファ
ターゼで処理すると、挿入されたフラグメントを備えて
いるプラスミッドのための分子選択を行なうことができ
る。こうして得られた、この結合DNAを有するアンピ
シリン耐性の形質転換体を、テトラサイクリン感受性に
ついてスクリーニングし、あるものについては適切な大
きさのEcoRI−BamHIフラグメントが挿入されてい
るかどうかについて試験した。
This synthetic somatostatin gene fragment with EcoRI and BamHI ends is ligated with pBH20 plasmid which had been previously treated with EcoRI and BamHI restriction endonucleases and alkaline phosphatase. This treatment with alkaline phosphatase allows for molecular selection for the plasmid carrying the inserted fragment. The resulting ampicillin-resistant transformants with this ligated DNA were screened for tetracycline sensitivity and, in some cases, for the insertion of the appropriate size EcoRI-BamHI fragment.

【0045】2個のクローン(分枝系)からのEcoRI−
BamHIフラグメントの両方の鎖を、BamHIおよびE
coRI部位から開始するヌクレオチド配列分析により分
析した。この配列分析をlac−調節要素にまで延長し
た。その結果、lac−フラグメント配列はそのままであ
った。そして1つのケース、pSOM1の場合は、両鎖
のヌクレオチド配列は別々に決定されたが、それぞれ図
5Aに示した配列を示した。
EcoRI-from two clones (branching system)
Both strands of the BamHI fragment were labeled with BamHI and E
It was analyzed by nucleotide sequence analysis starting from the coRI site. This sequence analysis was extended to lac-regulatory elements. As a result, the lac-fragment sequence remained intact. In one case, in the case of pSOM1, the nucleotide sequences of both chains were determined separately, but each has the sequence shown in FIG. 5A.

【0046】lac−調節要素を有するpSOM1プラスミ
ッドのEcoRI−Pstフラグメントを除去し、pBR3
22のEcoRI−Pstフラグメントで置き換え、プラス
ミッドpSOM11を調製した。lac−オペロン調節領域
および大部分のβ−ガラクトシダーゼ構造遺伝子を備え
たλplac5のEcoRIフラグメントを、pSOM11の
EcoRI部位に挿入した。λplac5のEcoRI lac−
フラグメントには2つの方向性が考えられる。この2つ
の方向性の一方はソマトスタチン遺伝子にまで適切な読
み取り枠を維持するがもう一方はそうではない。別々に
単離したクローンを、ソマトスタチン活性を有するかど
うかについて分析し、適切な方向性を有する遺伝子を含
有しているクローンを同定した。それはpSOM11−
3と認定したクローンであった。
The EcoRI-Pst fragment of the pSOM1 plasmid containing the lac-regulatory element was removed to give pBR3.
Plasmid pSOM11 was prepared by substituting 22 EcoRI-Pst fragments. The EcoRI fragment of λplac5, which contains the lac-operon regulatory region and most of the β-galactosidase structural gene, was inserted into the EcoRI site of pSOM11. EcoRI lac- of λplac5
There are two possible directions for the fragment. One of these two orientations maintains a proper open reading frame up to the somatostatin gene, while the other does not. Separately isolated clones were analyzed for somatostatin activity and clones containing genes with the proper orientation were identified. It is pSOM11-
The clone was certified as 3.

【0047】6.微生物について 形質転換を行なうための候補になり得るものとしては種
々の単細胞微生物、例えば細菌類、真菌類および藻類な
どが挙げられる。即ち、培養または発酵によって増殖し
得る単細胞生物である。細菌類は、大抵の場合、最も処
理し易い生物である。形質転換され易い細菌類は、腸内
細菌群(Enterobacteriaceae)、例えば大腸菌(Escheri
chia Coli)株およびサルモネラ(Salmonella)株、バ
チルス科(Bacillaceae)のもの、例えば枯草菌(Bacill
us subtilis)、肺炎球菌(Pneumococcus)、連鎖球菌
(Streptococcus)およびインフルエンザ菌(Haemophilu
s influenzae)などである。
6 Potential candidates for transformation of microorganisms include various unicellular microorganisms such as bacteria, fungi and algae. That is, it is a unicellular organism that can grow by culture or fermentation. Bacteria are often the most manageable organisms. Bacteria that are easily transformed include Enterobacteriaceae, such as Escherichia coli.
chia Coli strain and Salmonella strain, those of the Bacillus family (Bacillaceae), for example Bacillus subtilis (Bacill)
us subtilis), Streptococcus pneumoniae (Pneumococcus)
(Streptococcus) and Haemophilu
s influenzae).

【0048】以下に述べるソマトスタチン実験において
選択した微生物は、遺伝子型がProLeuThiRB
MB recAStrLacyの大腸菌株RRI(E.
Coli.strain RRI)であった。E.Coli RRI
は、高頻度組換型供与菌(Hfrdonor)としてのE.Coli
K12株KL16と交配させることにより、E.Col
i HB101(H.W.Boyer et al, J.Mol.Bio
l.(1969)41 459〜472)から得られる。こ
れについてはJ.H.Milley, Experiments in Mole
cular Genetics(Cold Spring Harbor,New York,
1972)参照。
The microorganisms selected in the somatostatin experiments described below were genotyped as Pro - Leu - Thi - RB.
- MB recA + Str r Lacy - of E. coli strain RRI (E.
Coli. strain RRI). E. FIG. Coli RRI
E. coli as a high frequency recombinant donor (Hfrdonor). Coli
By crossing with the K12 strain KL16, E. Col
i HB101 (H.W. Boyer et al, J. Mol. Bio
l. (1969) 41 459-472). Regarding this, J. H. Milley, Experiments in Mole
cular Genetics (Cold Spring Harbor, New York,
1972).

【0049】E.Coli RRIおよびE.Coli.RR
I(pBR322)両者の培養菌はAmerican Type Cu
lture Collection(ATCC)に寄託された。これらの
菌株はそれぞれATCC番号31343および3134
4の番号で入手可能である。ソマトスタチン産生菌、
E.Coli.RRI(pSOM11−3)もまた、寄託され
た(ATCC番号; 31447)。
E. Coli RRI and E. Coli. RR
I (pBR322) Both cultures are American Type Cu
deposited with the Iture Collection (ATCC). These strains are ATCC numbers 31343 and 3134, respectively.
It is available under the number 4. Somatostatin-producing bacteria,
E. FIG. Coli. RRI (pSOM11-3) was also deposited (ATCC number; 31447).

【0050】ヒトインシュリンについては、AおよびB
鎖遺伝子は、E.Coli K12株294endA(エンドヌ
クレアーゼA)、thi、hsr、hsmK[ATCC番号;
31446]でクローン(clone)した。そしてこの微生
物をA鎖の発現に用いた(E.Coli K12株294
[PIA1][ATCC番号; 31448]。ヒトインシュ
リンのB鎖は、先ずHB101の誘導体、即ちE.Coli
K12株D1210 lac(iQozty)中で発現さ
れた。このB遺伝子含有生物E.ColiK12 D121
0(pIB1)も同様に寄託された(ATCC番号; 314
49)。あるいはまた、B遺伝子は、最初に述べた生
物、即ち、株294に挿入し、それから発現してもよ
い。
For human insulin, A and B
Chain gene, E.Coli K12 strain 294EndA (endonuclease A), thi -, hsr - , hsmK + [ATCC number;
31446]. This microorganism was used for expression of A chain (E. Coli K12 strain 294
[PIA1] [ATCC number; 31448]. The B chain of human insulin was first derived from a derivative of HB101, namely E. coli.
K12 strain D1210 lac + expressed by (iQo + z t y +) in. This B gene containing organism E. Coli K12 D121
0 (pIB1) was also deposited (ATCC number; 314
49). Alternatively, the B gene may be inserted into and expressed from the first mentioned organism, ie strain 294.

【0051】またこれらのE.Coli菌株は茨城県筑波郡
谷田部町東1丁目1番3号に住所を有する工業技術院微
生物工業技術研究所に寄託されている。それぞれの菌株
の受託番号は以下の通りである。菌株 寄託番号 E.Coli RRI ................4709 E.Coli RRI(pBR322) ......4711 E.Coli K−12 294 ............4710 E.Coli RRI(pSOM11-3)....4712 E.Coli K−12 294(pIA1).....4714 E.Coli K−12 D1210(pIB1)..4713
Further, these E. Coli strains have been deposited at the Institute of Microbial Engineering, Institute of Industrial Science and Technology, which has an address at 1-3, Higashi 1-Ta, Yatabe-cho, Tsukuba-gun, Ibaraki Prefecture. The accession number of each strain is as follows. Strain deposit number E. Coli RRI ...... 4709 E. Coli RRI (pBR322) ...... 4711 E. Coli K-12 294 ..... ........ 4710 E.Coli RRI (pSOM11-3) .... 4712 E.Coli K-12 294 (pIA1) ..... 4714 E.Coli K-12 D1210 (pIB1). 4713

【0052】実 験 I.ソマトスタチン 1.ソマトスタチン遺伝子フラグメントの構成 図2に示した、それぞれA〜Hと名付けた8つのオリゴ
デオキシリボヌクレオチドを、主としてケイ・イタクラ
(K.Itakura)らの、ザ・ジャーナル・オブ・ジ・アメ
リカン・ケミカル・ソサイエティ(J.Am.Chem.Soc.)
第97巻、7327頁(1975年)の改良トリエステル
法によってまず構成した。しかしながら、フラグメント
C、EおよびHの場合は、より長いオリゴデオキシリボ
ヌクレオチドを組み立てる基本単位として、完全に保護
されたトリマーをまず製造することからなる改良技術に
頼らなければならなかった。この改良技術の概略を示し
た図3において、Bはチミン、N−ベンゾイル化アデニ
ン、N−ベンゾイル化シトシンまたはN−イソブチリル
化グアニンである。要するに、図3に示すように、強力
な結合剤、即ち、2,4,6−トリイソプロピルベンゼン
スルホニルテトラゾリド(TPSTe、4ミリモル; 2)
の存在下で、過剰のI(2ミリモル)とII(1ミリモル)と
のカップリング反応を60分間で殆んど完了させた。
5'−保護基を2%ベンゼンスルホン酸溶液を用いて除
去した後、5'−水酸基ダイマーVは、CHCl3中NaH
CO3水溶液で溶媒抽出することにより過剰の3'−燐酸
ジエステルモノマーIVから簡単に分離することができ
た。次いで、完全に保護されたトリマーブロックを、
5'−水酸基ダイマーV、I(2ミリモル)およびTPST
e(4ミリモル)から製造し、シリカゲルを用いたクロマ
トグラフィーにより単離した(ビイ・ティ・フント(B.
T.Hunt)ら、ケミストリィ・アンド・インダストリィ
(Chem.and Ind.)1967巻、1868頁(1967
年))。この改良技術で製造したトリマーの収率を表2に
示す。
Experiment I. Somatostatin 1. Construction of Somatostatin Gene Fragment Eight oligodeoxyribonucleotides, named A to H, shown in FIG.
(K. Itakura) et al., The Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc.)
It was first constructed by the modified triester method of Volume 97, page 7327 (1975). However, in the case of fragments C, E and H, one had to resort to an improved technique consisting of first producing a fully protected trimer as the building block for assembling longer oligodeoxyribonucleotides. In FIG. 3, which outlines this improved technique, B is thymine, N-benzoylated adenine, N-benzoylated cytosine or N-isobutyryl guanine. In summary, as shown in FIG. 3, a strong binder, namely 2,4,6-triisopropylbenzenesulfonyltetrazolid (TPSTe, 4 mmol; 2)
The coupling reaction of excess I (2 mmol) with II (1 mmol) in the presence of was almost complete in 60 minutes.
After removal of the 5'- protecting group with 2% benzene sulfonic acid solution, the 5'-hydroxyl dimer V during CHCl 3 NaH
It could be easily separated from the excess of 3'-phosphodiester monomer IV by solvent extraction with CO 3 solution. The fully protected trimer block is then
5'-hydroxyl dimer V, I (2 mmol) and TPST
prepared from e (4 mmol) and isolated by chromatography on silica gel (B. Hund (B.
T. Hunt) et al., Chemistry and Industry
(Chem. And Ind.) 1967, 1868 (1967)
Year)). The trimer yields produced by this improved technique are shown in Table 2.

【0053】[0053]

【表2】完全に保護されたトリマーの収率配列 収率 配列 収率 TTT 81% ATG 69% TTT 75% GCC 61% GGA 41% CCA 72% AGA 49% CAA 72% ATC 71% TTA 71% CCT 61% CAT 52% ACA 63% CCC 73% ACC 65% AAC 59% CGT 51% GAT 60%Yield of fully protected trimer Sequence yield Sequence yield TTT 81% ATG 69% TTT 75% GCC 61% GGA 41% CCA 72% AGA 49% CAA 72% ATC 71% TTA 71% CCT 61% CAT 52% ACA 63% CCC 73% ACC 65% AAC 59% CGT 51% GAT 60%

【0054】すべての保護基を除去した後、8つのオリ
ゴデオキシリボヌクレオチドをパーマフェース(Permap
hase)AAXを用いた高圧液体クロマトグラフィーで精
製した[アール・エイ・ヘンリィ(R.A.Henry)ら、
J.Chrom.Sci.第II巻、358頁(1973年)]。各
オリゴマーの純度は、ポリヌクレオチドキナーゼの存在
下、オリゴマーを[γ−32P]−ATPで標識した後、薄
層DEAE−セルロースを用いたホモクロマトグラフィ
ーおよび20%アクリルアミドスラブ中での電気泳動で
チェックした。一つの主要な標識生成体が各DNAフラ
グメントから得られた。
After removing all protecting groups, eight oligodeoxyribonucleotides were added to the permaphase (Permap).
hase) purified by high pressure liquid chromatography using AAX [RA Henry et al.
J. Chrom. Sci. Volume II, p. 358 (1973)]. The purity of each oligomer was determined by labeling the oligomer with [γ- 32 P] -ATP in the presence of polynucleotide kinase, followed by homochromatography using thin layer DEAE-cellulose and electrophoresis in a 20% acrylamide slab. Checked. One major labeled product was obtained from each DNA fragment.

【0055】2.ソマトスタチンDNAの結合(ligatio
n)およびアクリルアミドゲル分析 化学的に合成したフラグメントA〜Hの5'OH末端
を、T4 ポリヌクレオチドキナーゼで別々に加燐酸化し
た。反応生成体をオートラジオグラフィーで追跡できる
ように加燐酸化反応に[32P]−γ−ATPを用いたが、
オートラジオグラフィーに頼らず、標識していないAT
Pを用いることもできることは容易に理解されるはずで
あるが、キナーゼ反応の直前に、[γ−32P]ATP 2
5μCi(約1500Ci/ミリモル)[マキシム(Maxam)
およびギルバート(Gilbert)、プロシーディングス・オ
ブ・ザ・ナショナル・アカデミィ・オブ・サイエンシズ
・オブ・ザ・ユーナイテッド・ステイツ・オブ・アメリ
カ(Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.)第74巻、15
07頁(1977年)]を0.5mlのエッペンドルフ(Eppe
ndorf)チューブ中で蒸発乾固した。フラグメント5μg
を、T4 DNAキナーゼ(ヒドロキシルアパタイト(水酸
燐灰石)画分、2500単位/ml)2単位と、全量15
0μlのpH7.6のトリス塩酸70ミリモル、MgCl2
10ミリモル、ジチオトレイット5ミリモル中で20分
間37℃でインキュベートした。結合の目的に使用する
このフラグメントを、可能な限り確実に加燐酸化するた
めに、pH7.6のトリス塩酸70ミリモル、MgCl2
0ミリモル、ジチオトレイット5ミリモル、ATP0.
5ミリモルおよびDNAキナーゼ2単位からなる混合物
10μlを加え、さらに7℃で20分間インキュベート
を続けた。このフラグメント(250μg/μl)を、それ
以上処理しないで−20℃で保存した。キナーゼ反応を
行なったフラグメントA、B、EおよびF(各1.25μ
g)を全量50μlのpH7.6のトリス塩酸20ミリモ
ル、MgCl210ミリモル、ジチオトレイット10ミリ
モル、ATP0.5ミリモルおよびT4 DNAリガーゼ
(ヒドロキシルアパタイト画分、400単位/ml)中で、
4℃で16時間結合させた。フラグメントC、D、Gお
よびHも同様の条件下で結合させた。サンプル2μlを
とり、10%ポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、次
いでオートラジオグラフィーで分析した[エッチ・エル
・ハイネカー(H.L.Heyneker)ら、ネイチャー(Natur
e)第263巻、748頁(1976年)]。未反応のDN
Aフラグメントは早い泳動物質として現われ、結合した
フラグメントのモノマー体は、ブロムフェノールブルー
染料(BPB)と共に泳動する。結合したフラグメント
A、B、EおよびFならびに結合したフラグメントC、
D、GおよびHの粘着末端によって、いくらか二量化が
起こる。これらの二量化体(ダイマー)は最も遅い泳動物
質となって現われ、制限エンドヌクレアーゼEcoRIお
よびBamHIによってそれぞれ開裂され得る。
2. Somatostatin DNA binding (ligatio
n) and 5'OH ends acrylamide gel analysis chemically synthesized fragments A to H, were separately pressurized phosphorylated with T 4 polynucleotide kinase. [ 32 P] -γ-ATP was used in the phosphorylation reaction so that the reaction product could be traced by autoradiography.
Unlabeled AT without relying on autoradiography
It should be easily understood that P can also be used, but immediately before the kinase reaction, [γ- 32 P] ATP 2
5 μCi (about 1500 Ci / mmol) [Maxim]
And Gilbert, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.) Volume 74, 15
07 pages (1977)] to 0.5 ml of Eppendorf (Eppe
ndorf) tube was evaporated to dryness. 5 μg fragment
2 units of T 4 DNA kinase (hydroxyl apatite fraction, 2500 units / ml) and a total amount of 15
0 μl pH 7.6 Tris-hydrochloric acid 70 mmol, MgCl 2
Incubated in 10 mM, 5 mM dithiothreat for 20 minutes at 37 ° C. To ensure that the fragment used for ligation was phosphorylated as much as possible, 70 mM Tris-HCl pH 7.6, MgCl 2 1
0 mmol, dithiothreat 5 mmol, ATP 0.
10 μl of a mixture consisting of 5 mmol and 2 units of DNA kinase was added and the incubation was continued at 7 ° C. for 20 minutes. This fragment (250 μg / μl) was stored at −20 ° C. without further treatment. Fragments A, B, E and F that have undergone kinase reaction (each 1.25 μm
g) in a total volume of 50 μl, 20 mM Tris-HCl, pH 7.6, 10 mM MgCl 2, 10 mM dithiothreate, 0.5 mM ATP and T 4 DNA ligase.
(Hydroxyl apatite fraction, 400 units / ml)
The binding was carried out at 4 ° C. for 16 hours. Fragments C, D, G and H were also ligated under similar conditions. A 2 μl sample was taken, electrophoresed on a 10% polyacrylamide gel and then analyzed by autoradiography [H.L. Heyneker et al., Nature.
e) Volume 263, p. 748 (1976)]. Unreacted DN
The A fragment appears as a fast-running substance, and the monomeric body of the bound fragment migrates with bromphenol blue dye (BPB). Bound fragments A, B, E and F and bound fragment C,
Some dimerization occurs due to the sticky ends of D, G and H. These dimers appear as the slowest electrophores and can be cleaved by the restriction endonucleases EcoRI and BamHI, respectively.

【0056】この二つの半分の分子(結合したA+B+
E+Fおよび結合したC+D+G+H)を、4℃で16
時間、150μlの最終容量で行なう追加の結合過程に
よって結合させた。1μlを分析用に採取した。T4
NAリガーゼを不活性化するために反応混合物を65℃
で15分間加熱した。この加熱処理は、DNA混合物の
泳動パターンに影響を与えない。十分な量の制限エンド
ヌクレアーゼBamHIを反応混合物に加え、30分間で
37℃でソマトスタチンDNAの多量体(マルチマー形)
を開裂させた。NaCl100ミリモルを加えた後、この
DNAをEcoRIエンドヌクレアーゼで消化した。この
制限エンドヌクレアーゼによる消化は、このDNAをフ
ェノール−クロロホルムで抽出することにより終了させ
た。ソマトスタチンDNAフラグメントを、未反応の、
および部分的に結合したDNAフラグメントから分離す
るため、10%ポリアクリルアミドゲルを用いた分取用
(preparative)電気泳動にかけて精製した。ソマトスタ
チンDNAフラグメントを含有する帯をゲルから切取
り、このゲルを小片に薄く切り、DNAを溶離用緩衝液
(酢酸アンモニウム0.5モル、MgCl2 10ミリモル、
EDTA0.1ミリモル、SDS(ドデシル硫酸ナトリウ
ム0.1%)を用い、65℃で一夜抽出することによりこ
のDNAを溶離した。このDNAをエタノール2倍容量
を加えて沈澱させ、遠心分離し、pH7.6の10ミリモ
ルのトリス塩酸200μlに再溶解し、同じ緩衝液に対
して透析するとソマトスタチンDNA濃度は4μg/ml
となった。
The two halves of the molecule (bound A + B +
E + F and bound C + D + G + H) at 4 ° C. for 16
The binding was performed for an additional time with an additional coupling step performed in a final volume of 150 μl. 1 μl was taken for analysis. T 4 D
The reaction mixture was heated to 65 ° C. to inactivate the NA ligase.
Heated for 15 minutes. This heat treatment does not affect the migration pattern of the DNA mixture. Add sufficient amount of the restriction endonuclease BamHI to the reaction mixture and allow 30 minutes at 37 ° C. for somatostatin DNA multimers (multimeric form).
Cleaved. After adding 100 mM NaCl, the DNA was digested with EcoRI endonuclease. The restriction endonuclease digestion was terminated by extracting the DNA with phenol-chloroform. Unreacted somatostatin DNA fragment
And preparative using 10% polyacrylamide gel to separate and partially bound DNA fragments
Purification was carried out by (preparative) electrophoresis. The band containing the somatostatin DNA fragment is cut from the gel, the gel is sliced into small pieces and the DNA is eluted with elution buffer.
(Ammonium acetate 0.5 mol, MgCl 2 10 mmol,
The DNA was eluted by extraction with 0.1 mmol EDTA, SDS (0.1% sodium dodecyl sulfate) at 65 ° C. overnight. This DNA was precipitated by adding 2 volumes of ethanol, centrifuged, redissolved in 200 μl of 10 mM Tris-HCl having a pH of 7.6, and dialyzed against the same buffer to give a somatostatin DNA concentration of 4 μg / ml.
It became.

【0057】3.組換え型プラスミッドの構成 図4はソマトスタチン遺伝子を含む組換え型プラスミッ
ドを構成する方法の概略を示したものであり、これにつ
いて以下に詳述する。
3. Construction of Recombinant Plasmid FIG. 4 shows an outline of the method for constructing a recombinant plasmid containing the somatostatin gene, which will be described in detail below.

【0058】A.親プラスミッドpBR322 実験的ソマトスタチンクローニングに選んだプラスミッ
ドはpBR322であり、これは、抗生物質アンピシリ
ン(Ap)およびテトラサイクリン(Tc)に対する耐性遺伝
子を有する小さな(分子量約2.6メガダルトン)プラス
ミッドである。図4に示したごとく、アンピシリン耐性
遺伝子には、制限エンドヌクレアーゼPstIによる開裂
部位が存在し、テトラサイクリン耐性遺伝子には、制限
エンドヌクレアーゼBamHIによる同様の開裂部位が存
在しており、EcoRI部位はAprとTcrの間に位置して
いる。このプラスミッドpBR322は、5.8メガダル
トンのAprTcrColimmプラスミッドであるpBR313
から誘導される[アール・エル・ロドリクエツ(R.L.R
odriquez)ら、アイ・シィ・エヌ−ユウ・シィ・エル・
エイ・シンポジア・オン・モレキュラー・アンド・セル
ラー・バイオロジィ(ICN−UCLA Symposia on
Mloecular and Cellular Biology)第5巻、471〜
77頁(1976年); モレキュラー・メカニズムス・イ
ン・ザ・コントロール・オブ・ジーン・エクスプレッシ
ョン(Molecular Mechanisms in theControl of Gen
eExpression)471〜77頁、アカデミック・プレ
ス、インコーポレイテッド(Academic Press,Inc.1
976年)
A. Parental plasmid pBR322 The plasmid selected for experimental somatostatin cloning was pBR322, which is a small (molecular weight approximately 2.6 megadalton) plasmid with resistance genes to the antibiotics ampicillin (Ap) and tetracycline (Tc). is there. As shown in FIG. 4, the ampicillin resistance gene has a cleavage site by the restriction endonuclease PstI, the tetracycline resistance gene has a similar cleavage site by the restriction endonuclease BamHI, and the EcoRI site is Ap r. It is located between the Tc r. This plasmid pBR322 is a Ap r Tc r Col imm plasmid of 5.8 Mega Dalton pBR313
Derived from [R-L-Rodriguez (RLR
odriquez) et al., I N-Yu She L.
A Symposia on Molecular and Cellular Biology (ICN-UCLA Symposia on
Mloecular and Cellular Biology) Volume 5, 471-
77 (1976); Molecular Mechanisms in the Control of Gene Expressions.
eExpression) pp. 471-77, Academic Press, Incorporated (Academic Press, Inc. 1
(976)

【0059】B.プラスミッドpBH10の構成 プラスミッドpBR322DNA5μgを37℃で30分
間pH7.6のトリス塩酸100ミリモル、NaCl100
ミリモル、MgCl2 6ミリモル中で制限エンドヌクレア
ーゼEcoRI10単位を用いて消化した。反応をフェノ
ール−クロロホルム抽出により終了させ、次いでDNA
を2.5倍容量のエタノールを加えて沈澱させ、T4
NAポリメラーゼ緩衝液[pH8.8のトリス塩酸67ミ
リモル、MgCl26.7ミリモル、(NH4)2SO416.6
ミリモル、ウシの血清アルブミン167μg/ml、dNT
P(デオキシヌクレオシドトリホスフェート)各50マイ
クロモル;エイ・パネット(A.Panet)ら、ビオケミス
トリィ(Biochem.)第12巻、5045頁(1973年)
参照]50μl中に再懸濁した。T4 DNAポリメラーゼ
2単位を加えて反応を開始させた。30分間37℃でイ
ンキュベートした後、DNAをフェノール−クロロホル
ムで抽出して反応を終了させ、次いでエタノールで沈澱
させた。λplac5DNA[シャピロ(Shapiro)ら、ネイチ
ャー(Nature)第224巻、768頁(1969年)]3μ
gを、最終容量20μlのpH7.6のトリス塩酸6ミリモ
ル、MgCl26ミリモル、β−メルカプトエタノール6
ミリモル中で、制限酵素HaeIII(3単位)を用いて37
℃で1時間消化した。65℃で10分間加熱してこの反
応を終了させた。pBR322処理DNAを、HaeIIIで
消化したλplac5DNAと混合し、最終容量30μlで、
pH7.6のトリス塩酸20ミリモル、MgCl210ミリ
モル、ジチオトレイット10ミリモル、ATP0.5ミ
リモル中、12℃で12時間、T4DNAリガーゼ(ヒド
ロキシルアパタイト画分;エイ・パネットら、前出)1.
2単位を用いて平滑末端を結合した。この結合したDN
A混合物をpH7.6のトリス塩酸10ミリモルに対して
透析しE.coli菌株RRIの形質転換に用いた。形質転
換株は、5−ブロモ−4−クロロ−インドリルガラクト
シド(X−gal)培地[ジェイ・エッチ・ミラー(J.H.M
iller)、エクスペリメンツ・イン・モレキュラー・ジー
ネティックス(Experiments in Molecular Geneti
cs)、コールド・スプリング・ハーバー(Cold Spling
Harbor)、ニューヨーク、1972年]40μg/mlを含
有する最少培地プレート上でテトラサイクリンおよびア
ンピシリン耐性のものを選んだ。β−ガラクトシダーゼ
合成能を有するコロニーは、その青色で同定した。それ
ぞれ独立に単離した45の青色コロニーをスクリーニン
グした結果、そのうちの3つが約200の塩基対で隔て
られた2つのEcoRI部位を有するプラスミッドDNA
を含有することを見出した。203b.p.HaeIII lac−
調節フラグメント中で非対称に存在するHhaIフラグメ
ント[ダブリュー・ギルバート(W.Gilbert)ら、プロ
テイン−リガンド・インターアクションズ(Protein−
Ligand Interactions)、エッチ・サンド(H.sand)
およびジイ・ブラウエル(G.Blauer)共編、ドウ・グ
ルイテル(De Gruyter)、ベルリン、(1975年)19
3〜210頁]の位置によって、これらのプラスミッド
中のHaeIIIフラグメントの方向、ここではEcoRIフ
ラグメントの方向を決定することができる。プラスミッ
ドpBH10は、lac−制御領域フラグメントを所望の方
向に含んでいること、即ち、このlac−制御領域フラグ
メントの支配下に、テトラサイクリン耐性遺伝子にまで
転写が進んでいくことがわかった。
B. Construction of plasmid pBH10 5 μg of plasmid pBR322 DNA was incubated at 37 ° C. for 30 minutes at a pH of 7.6, 100 mM Tris-HCl, NaCl 100.
Mmol, it was digested with the restriction endonuclease EcoRI10 units MgCl 2 6 mM in. The reaction is terminated by phenol-chloroform extraction, then DNA
The ethanol 2.5 volumes precipitated by addition, T 4 D
NA polymerase buffer [pH 8.8 Tris-HCl 67 mmol, MgCl 2 6.7 mmol, (NH 4 ) 2 SO 4 16.6
Mmol, bovine serum albumin 167 μg / ml, dNT
P (deoxynucleoside triphosphate) 50 μmol each; A. Panet et al., Biochem., Vol. 12, 5045 (1973).
Reference] Resuspended in 50 μl. The reaction was initiated by adding 2 units of T 4 DNA polymerase. After incubating for 30 minutes at 37 ° C, the DNA was extracted with phenol-chloroform to terminate the reaction, and then precipitated with ethanol. λplac 5 DNA [Shapiro et al., Nature 224, 768 (1969)] 3μ
g to a final volume of 20 μl pH 7.6 Tris-hydrochloric acid 6 mmol, MgCl 2 6 mmol, β-mercaptoethanol 6
In millimolar with the restriction enzyme HaeIII (3 units) 37
Digested at ° C for 1 hour. The reaction was terminated by heating at 65 ° C for 10 minutes. pBR322 treated DNA was mixed with HaeIII digested λplac 5 DNA in a final volume of 30 μl.
pH7.6 Tris-HCl 20 mM, MgCl 2 10 mM, dithio Torre It 10 mmol, in ATP0.5 mmol, 12 hours at 12 ° C., T 4 DNA ligase (hydroxylapatite fraction; TA Panetto et al, supra) 1.
Blunt ends were ligated using 2 units. This combined DN
The A mixture was dialyzed against 10 mM Tris-HCl, pH 7.6, and E. It was used to transform E. coli strain RRI. The transformant was a 5-bromo-4-chloro-indolylgalactoside (X-gal) medium [JH Miller (JHM
iller), Experiments in Molecular Geneti
cs), Cold Spring Harbor (Cold Spling)
(Harbor), New York, 1972] Tetracycline and ampicillin resistant were selected on minimal medium plates containing 40 μg / ml. Colonies capable of synthesizing β-galactosidase were identified by their blue color. As a result of screening 45 independently isolated blue colonies, three of them were plasmid DNAs having two EcoRI sites separated by about 200 base pairs.
Was found to be contained. 203b.p. HaeIII lac-
An asymmetric HhaI fragment among regulatory fragments [W. Gilbert et al., Protein-Ligand Interactions (Protein-
Ligand Interactions), Etch Sand (H.sand)
And G. Blauer, co-edited, De Gruyter, Berlin, (1975) 19
The position of pages 3 to 210] can determine the orientation of the HaeIII fragment in these plasmids, here the orientation of the EcoRI fragment. It was found that the plasmid pBH10 contained the lac-regulatory region fragment in the desired orientation, that is, transcription proceeded to the tetracycline resistance gene under the control of this lac-regulatory region fragment.

【0060】C.プラスミッドpBH20の構成 次に、lac−オペーレーター末端のEcoRI部位を除く
ため、プラスミッドpBH10の修飾を行なった。これ
は僅か約40個の塩基ペアで隔てられているTcrとlac
−プロモーター間に位置するもう1つのEcoRI部位を
RNAポリメラーゼによって部分的に保護しつつ、この
末端部位をEcoRIエンドヌクレアーゼで選択的に開裂
することによって行った。RNAポリメラーゼを結合さ
せた後、このDNA(5μg)を最終容量10μl中でEco
RI(1単位)を用いて37℃で10分間消化した。65
℃で10分間加熱してこの反応を終了させた。このEco
RI粘着末端を、pH4.5の酢酸ナトリウム25ミリモ
ル、NaCl300ミリモル、ZnCl21ミリモル中でS
1ヌクレアーゼを用いて25℃で5分間消化した。この
反応混合物をEDTA(最終10ミリモル)およびpH8
のトリス塩酸(最終50ミリモル)を加えて終了させた。
DNAをフェノール−クロロホルムで抽出し、エタノー
ルで沈澱させ、T4 DNA結合緩衝液100μlに再懸
濁した。T4 DNAリガーゼ(1μl)を加え、この混合
物を12℃で12時間インキュベートした。結合したD
NAをE.coli菌株RRIに入れて形質転換し、Apr
cr形質転換株をX−gal抗生物質培地上で選択した。1
0個の単離した青色のコロニーからスクリーニングした
DNAを制限酵素分析した結果、これらのクローンは一
つのEcoRI部位を備えたプラスミッドDNAを有する
ことがわかった。これらのコロニーのうち7つはlac(ラ
ック)およびTcrプロモーター間に位置するEcoRI部
位を保持していた。これらのプラスミッドの一つ、pB
H20の、EcoRI部位からlac−調節領域へのヌクレ
オチド配列順序が確認された。このプラスミッドを、次
にソマトスタチン遺伝子のクローンに用いた。
C. Construction of plasmid pBH20 Next, plasmid pBH10 was modified to remove the EcoRI site at the end of the lac-operator. Tc r and lac which are separated by only about 40 bases pairs
-This was done by selective cleavage of this end site with EcoRI endonuclease, while partially protecting another EcoRI site located between the promoters with RNA polymerase. After binding RNA polymerase, this DNA (5 μg) was added to Eco in a final volume of 10 μl.
Digested with RI (1 unit) for 10 minutes at 37 ° C. 65
The reaction was terminated by heating at 0 ° C for 10 minutes. This Eco
The RI sticky ends were treated with S in 25 mmol sodium acetate, pH 300, 300 mmol NaCl, 1 mmol ZnCl 2 at pH 4.5.
Digested with 1 nuclease for 5 minutes at 25 ° C. The reaction mixture was treated with EDTA (10 mmol final) and pH8.
Tris-HCl (50 mmol final) was added to finish.
DNA was extracted with phenol-chloroform, precipitated with ethanol and resuspended in 100 μl of T 4 DNA binding buffer. T 4 DNA ligase (1 μl) was added and the mixture was incubated at 12 ° C. for 12 hours. Combined D
NA to E. Escherichia coli strain RRI was transformed with Ap r T
The cr transformants were selected on X-gal antibiotic medium. 1
Restriction enzyme analysis of DNA screened from 0 isolated blue colonies revealed that these clones had plasmid DNA with a single EcoRI site. Seven of these colonies retained the EcoRI site located between the lac and Tc r promoters. One of these plasmids, pB
The nucleotide sequence order of H20 from the EcoRI site to the lac-regulatory region was confirmed. This plasmid was then used to clone the somatostatin gene.

【0061】D.プラスミッドpSOM1の構成 20μgのプラスミッドpBH20を、最終容量50μl
中で、制限エンドヌクレアーゼEcoRIおよびBamHI
によって完全に消化した。細菌性アルカリ性フォスファ
ターゼを加え[ワーシントン(Worthington)BAPE0.
1単位]、65℃で10分間インキュベートを続けた。
フェノール−クロロホルム抽出によって反応を終了さ
せ、DNAを2倍容量のエタノールで沈澱させ、遠心分
離し、1ミリモルEDTA、pH7.6の10ミリモルト
リス塩酸50μlに溶解した。このアルカリ性フォスフ
ァターゼ処理はEcoRI、BamHI処理したpBH20
DNAの自己結合を有効に防ぐが、それでもなお、結合
によって、ソマトスタチンDNAを含有する環状組換え
型プラスミッドは生成させることができる。E.coliR
RIの直線プラスミッドDNAによる形質転換は非常に
効率が低いので、この形質転換株の大部分は組換え型プ
ラスミッドを含有するだろう。ソマトスタチンDNA
(4μg/ml)50μlを、pH7.6のトリス塩酸20ミリ
モル、MgCl210ミリモル、ジチオトレイット10ミ
リモル、ATP0.5ミリモルおよびT4DNAリガーゼ
4単位を含有する全容量50μl中22℃でBamHI、
EcoRIおよびアルカリ性フォスファターゼで処理した
25μlのpBH20DNAと結合させた。10、20お
よび30分後、ソマトスタチンDNA(40ng)を反応混
合物に追加した(ソマトスタチンDNAを徐々に加える
ことは、プラスミッドとの結合を自己結合より優先させ
るために好ましい。)。結合反応を1時間続け、次いで混
合物をpH7.6のトリス塩酸10ミリモルに対して透析
した。対照実験として、BamHI、EcoRI、アルカリ
性フォスファターゼで処理したpBH20DNAを、ソ
マトスタチンDNAの非存在下で、同様の条件下で結合
させた。両方の調製品をそれ以上処理せずにE.coliR
RIの形質転換に用いた。形質転換実験は、P3物理的
収納設備(P3physical containment facility)で行
なった。[ナショナル・インスティテューツ・オブ・ヘ
ルス、ユウ・エス・エイ(National Institutes of
Health U.S.A. リコンビナントDNAリサーチ
・ガイドラインス (Recombinant DNA Research
Guidelines)1976年]。形質転換株をAp20μg/
mlおよびX−gal40μg/mlを含有する最少培地プレー
ト上で選んだ。すべてTcに感受性を有する10個の形
質転換株を単離した。照合のため、これらをpSOM
1、pSOM2・・・・・・・・・pSOM10と命名した。対照
実験では形質転換株は得られなかった。10個の形質転
換株のうち4つはEcoRI部位およびBamHI部位の両
方を有するプラスミッドを含有していた。これらの組換
え型プラスミッドの小さなEcoRI、BamHIフラグメ
ントのサイズは、4例全てにおいて、試験管内で製造し
たソマトスタチンDNAのサイズと同様であった。マキ
サム(Maxam)およびギルバート(Gilbert)の、プロシー
ディングス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミイ・オブ
・サイエンシズ・オブ・ザ・ユーナイテッド・ステーツ
・オブ・アメリカ(Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.
A.)第74巻、560頁(1977年)による塩基配列分
析の結果、プラスミッドpSOM1が所望のソマトスタ
チンDNAフラグメントを挿入されたことがわかった。
D. Construction of plasmid pSOM1 20 μg of plasmid pBH20 in a final volume of 50 μl
Restriction endonucleases EcoRI and BamHI in
Completely digested by. Add bacterial alkaline phosphatase [Worthington BAPE 0.
Incubation was continued for 10 minutes at 65 ° C.
The reaction was terminated by phenol-chloroform extraction, the DNA was precipitated with 2 volumes of ethanol, centrifuged and dissolved in 50 μl of 10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 7.6. This alkaline phosphatase treatment was performed with EcoRI and BamHI treated pBH20.
Effectively prevents self-association of DNA, but the conjugation still allows the formation of circular recombinant plasmids containing somatostatin DNA. E. FIG. coliR
The transformation of RI with linear plasmid DNA is so inefficient that the majority of this transformant will contain recombinant plasmids. Somatostatin DNA
50 μl (4 μg / ml) was added to BamHI at 22 ° C. in a total volume of 50 μl containing 20 mmol Tris-HCl, pH 7.6, 10 mmol MgCl 2, 10 mmol dithiothreate, 0.5 mmol ATP and 4 units T 4 DNA ligase. ,
It was ligated with 25 μl of pBH20 DNA treated with EcoRI and alkaline phosphatase. After 10, 20 and 30 minutes, somatostatin DNA (40 ng) was added to the reaction mixture (gradual addition of somatostatin DNA is preferred to favor binding to the plasmid over self-binding). The conjugation reaction was continued for 1 hour and then the mixture was dialyzed against 10 mmol Tris-HCl pH 7.6. As a control experiment, pBH20 DNA treated with BamHI, EcoRI, alkaline phosphatase was ligated in the absence of somatostatin DNA under similar conditions. Both preparations were treated with E. coliR
It was used for transformation of RI. The transformation experiment was carried out in a P3 physical containment facility. [National Institutes of Health, National Institutes of Health
Health USA Recombinant DNA Research Guidelines
Guidelines) 1976]. Transformed strain Ap 20 μg /
ml and X-gal 40 μg / ml on minimal medium plates. Ten transformants were isolated which were all sensitive to Tc. For verification, these are pSOM
1, pSOM2 ..... was named pSOM10. No transformant was obtained in the control experiment. Four out of ten transformants contained a plasmid with both EcoRI and BamHI sites. The size of the small EcoRI, BamHI fragments of these recombinant plasmids was similar to the size of somatostatin DNA produced in vitro in all four cases. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S. from Proc. Of the National Academy of Sciences of the United States of Maxam and Gilbert. .
A.) Nucleotide sequence analysis according to Vol. 74, page 560 (1977) revealed that the plasmid pSOM1 inserted the desired somatostatin DNA fragment.

【0062】プラスミッドpSOM1を有するクローン
のDNA配列分析の結果、このクローンはソマトスタチ
ンからなるペプチドを生産するはずであることが予想さ
れる。しかしながら、ソマトスタチン放射免疫活性が細
胞ペレット抽出物または培養上澄液の抽出物中に検出さ
れず、また、増殖培地に直接70%ギ酸および臭化シア
ンを加えた場合にもソマトスタチンの存在が検出されな
かった。E.coliRRI抽出液は外因性のソマトスタチ
ンを非常に早く品質低下させることが観察されている。
従ってプラスミッドpSOM1を有するクローンにソマ
トスタチン活性が存在しないのは、内因性蛋白分解酵素
による細胞内での分解によるものであると考えることが
できる。従って、このプラスミッドpSOM1を用い
て、ソマトスタチンを含有し、タンパク分解に抵抗する
と期待するに十分な大きさの前駆体タンパク質のための
暗号を備えたプラスミッドを組み立てることにした。
DNA sequence analysis of the clone carrying the plasmid pSOM1 predicts that this clone should produce a peptide consisting of somatostatin. However, somatostatin radioimmunoreactivity was not detected in cell pellet extracts or extracts of culture supernatants, and the presence of somatostatin was also detected when 70% formic acid and cyanogen bromide were added directly to the growth medium. There wasn't. E. FIG. It has been observed that coliRRI extracts degrade exogenous somatostatin very quickly.
Therefore, it can be considered that the absence of somatostatin activity in the clone having the plasmid pSOM1 is due to the intracellular degradation by the endogenous protease. Therefore, we decided to use this plasmid pSOM1 to construct a plasmid containing a somatostatin and a code for a precursor protein of sufficient size to be expected to resist proteolysis.

【0063】E.プラスミッドpSOM11およびpSO
M11−3の構成。 翻訳の位相を保って(in phase)、ソマトスタチン遺伝
子がβ−ガラクトシダーゼ遺伝子のC−末端に位置し得
るプラスミッドを組み立てた。この遺伝子のC−末端の
近くにEcoRI部位が存在することおよびこのタンパク
質のアミノ酸配列がわかっているので[ビイ・ポリスキ
イ(B.Polisky)ら、プロシーディングス・オブ・ザ・
ナショナル・アカデミイ・オブ・サイエンシズ・オブ・
ザ・ユゥナイテッド・ステーツ・オブ・アメリカ(Pro
c.Nat.Acad.Sci.U.S.A.)第73巻、3900
頁(1976年)、エイ・ヴイ・ホウラー(A.V.Fowl
er)ら、同上、第74巻、1507頁(1976年)、エ
イ・アイ、ブクハリ(A.I.Bukuhari)ら、ネイチャ
ー・ニュゥ・バイオロジイ(Nature New Biology)
第243巻、238頁(1973年)およびケイ・イー・
ラングレイ(K.E.Langley)、ジャーナル・オブ・バ
イオロジカル・ケミストリィ(J.Biol.Chem.)第2
50巻、2587頁(1975年)]、適切な解読枠を維
持しながら、EcoRI BamHIソマトスタチン遺伝子
をEcoRI部位に挿入することができた。このようなプ
ラスミッドを構成するために、pSOM1DNA(50μ
g)を、最終容量100μg中に制限酵素EcoRIおよび
PstIで消化した。分取用5%ポリアクリルアミドゲル
を用いて、lac−調節要素を備えた小さいフラグメント
とソマトスタチン遺伝子を備えた大きいPst−EcoRI
フラグメントを分離した。この大きい帯をゲルから切取
り、このゲルを小片に薄く切り、DNAを65℃で一夜
抽出することにより、このDNAを溶離した。同様な方
法で、プラスミッドpBR322DNA(50μg)をPst
IおよびEcoRI制限エンドヌクレアーゼで消化し、こ
の様にして得られた2つのDNAフラグメントを分取用
5%ポリアクリルアミドゲルを用いた電気泳動により精
製した。pBR322から得た小さいPstI−EcoRI
フラグメント(1μg)を、pSOM1から得た大きいPst
I−EcoRIDNAフラグメント(5μg)と、T4DNA
リガーゼ1単位を用いて、最終容量50μlで12時間
12℃で結合させた。この結合した混合物を、E.coli
RRIの形質転換に用い、転換株をX−gal培地上、ア
ンピシリン耐性について選択した。予期した通り、ほと
んどすべてのApr転換株(95%)はX−gal指示プレー
ト上に白いコロニー(lac−オペレーターがない)を与え
た。この様にして得られたプラスミッドpSOM11
を、プラスミッドpSOM11−3の構成に用いた。pS
OM11DNA5μgとλplac5DNA5μgの混合物
を、EcoRI(10単位、37℃で30分間)で消化し
た。この制限エンドヌクレアーゼによる消化を、フェノ
ール−クロロホルム抽出で終了させた。次いでこのDN
Aをエタノールで沈澱させ、T4 DNAリガーゼ緩衝液
(50μl)に再懸濁した。T4 DNAリガーゼ(1単位)
をこの混合物に加え、12℃で12時間インキュベート
した。この結合した混合物を、pH7.6の10ミリモル
のトリス塩酸に対して透析し、E.coli菌株RRIの形
質転換に用いた。転換株をアンピシリンを含有するX-g
alプレート上でApr について選択し、構成的なβ−ガ
ラクトシダーゼ生産能についてスクリーニングした。コ
ロニーの約2%が青色(pSOM11−1、11−2な
ど)であった。これらのコロニーから得られたプラスミ
ッドDNAを制限酵素分析した結果、このすべてのプラ
スミッドは約4.4メガダルトンの新しいEcoRIフラ
グメントを有し、これはlac−オペロン調節部位および
β−ガラクトシダーゼ遺伝子の大部分を有することがわ
かった。このEcoRIフラグメントには二つの指向(方
向性)が可能であるので、HindIII制限部位が非対称に
配置していることを、これらのコロニーの何れが、ソマ
トスタチン遺伝子へとlac−転写が進行していくEcoR
Iフラグメントを有するかを決定するのに用いた。Hin
dIII−BamHIの二重消化の結果、プラスミッドpSO
M11−3、pSOM11−5、pSOM11−6および
pSOM11−7を有するクローンのみが、この方向性
を有するEcoRIフラグメントを含有することがわかっ
た。
E. Plasmid pSOM11 and pSO
Configuration of M11-3. In phase, we constructed a plasmid in which the somatostatin gene could be located at the C-terminus of the β-galactosidase gene. The existence of an EcoRI site near the C-terminus of this gene and the amino acid sequence of this protein are known [B. Polisky et al., Proceedings of the.
National Academy of Sciences of
The United States of America (Pro
c. Nat. Acad. Sci. USA) Volume 73, 3900
Page (1976), AV Fowler
er) et al., Id., 74, 1507 (1976), AI, Bukuhari et al., Nature New Biology.
Volume 243, 238 (1973) and Kay E.
Langley (KE Langley), Journal of Biological Chemistry (J. Biol. Chem.) 2nd
50, 2587 (1975)], the EcoRI BamHI somatostatin gene could be inserted at the EcoRI site while maintaining the proper reading frame. To construct such a plasmid, pSOM1 DNA (50 μm
g) was digested with the restriction enzymes EcoRI and PstI in a final volume of 100 μg. Using a preparative 5% polyacrylamide gel, a small fragment with the lac-regulatory element and a large Pst-EcoRI with the somatostatin gene.
The fragments were separated. The large band was cut from the gel, the gel was sliced into small pieces, and the DNA was eluted by extracting the DNA at 65 ° C. overnight. In a similar manner, plasmid pBR322 DNA (50 μg) was added to Pst
Digested with I and EcoRI restriction endonucleases, the two DNA fragments thus obtained were purified by electrophoresis on a preparative 5% polyacrylamide gel. Small PstI-EcoRI obtained from pBR322
Fragment (1 μg) was obtained from pSOM1 with large Pst
I-EcoRI DNA fragment (5 μg) and T 4 DNA
One unit of ligase was used for ligation in a final volume of 50 μl for 12 hours at 12 ° C. This combined mixture was transformed into E. coli
Used for RRI transformation, the transformants were selected for ampicillin resistance on X-gal medium. As expected, almost all Ap r transformants (95%) gave white colonies (no lac-operator) on X-gal indicator plates. The plasmid pSOM11 thus obtained
Was used to construct plasmid pSOM11-3. pS
A mixture of 5 μg of OM11 DNA and 5 μg of λplac5 DNA was digested with EcoRI (10 units, 37 ° C. for 30 minutes). The digestion with this restriction endonuclease was terminated by phenol-chloroform extraction. Then this DN
A was precipitated with ethanol and T 4 DNA ligase buffer
Resuspended (50 μl). T 4 DNA ligase (1 unit)
Was added to this mixture and incubated at 12 ° C. for 12 hours. The combined mixture was dialyzed against 10 mM Tris-HCl, pH 7.6, E. It was used for transformation of the coli strain RRI. Transformed strains containing X-g containing ampicillin
We selected for Ap r on al plates and screened for constitutive β-galactosidase production. About 2% of the colonies were blue (pSOM11-1, 11-2, etc.). As a result of restriction enzyme analysis of the plasmid DNA obtained from these colonies, all of these plasmids had a new EcoRI fragment of about 4.4 megadalton, which was found to contain the lac-operon regulatory site and the β-galactosidase gene. It turned out to have the most. Since this EcoRI fragment can have two orientations (directions), the asymmetrical arrangement of the HindIII restriction sites indicates that any of these colonies undergo lac-transcription to the somatostatin gene. EcoR
Used to determine if it has the I fragment. Hin
As a result of double digestion of dIII-BamHI, plasmid pSO
M11-3, pSOM11-5, pSOM11-6 and
Only clones with pSOM11-7 were found to contain an EcoRI fragment with this orientation.

【0064】4.ソマトスタチン活性の放射免疫分析 ソマトスタチンの標準的放射免疫分析法(RIA)[エイ
・アリムラ(A.Arimura)ら、プロシーディングス・オ
ブ・ザ・ソサイエティ・フォア・エクスペリメンタル・
バイオロジィ・アンド・メディシン(Proc.Soc.Ex
p.Biol.Med.)第148巻。784頁(1975年)]
を、アッセイ容量を減じ、燐酸緩衝液を用いることによ
り修正した。Tyr11ソマトスタチンをクロラミンT法を
用いてヨウ素化した(同上)。ソマトスタチンを分析する
ために、通常、臭化シアン5mg/mlを含有する70%ギ
酸中に入れたサンプルを、円錐形のポリプロピレンチュ
ーブ[0.7ml、サルステット(Sarstedt)]中で、湿った
KOH上、減圧下で乾燥する。PBSA緩衝液(NaCl
75ミリモル;燐酸ナトリウム75ミリモル(pH7.2);
ウシの血清アルブミン1mg/mlおよびアジ化ナトリウム
0.2mg/ml)20μlを加え、次いで[125I]ソマトスタ
チン「カクテル」40μlおよびウサギの抗ソマトスタチ
ン免疫血清S39[ヴァール(Vale)ら、メタボリズム
(Methabolism)第25巻、1491頁(1976年)]を
PBSA中に1,000倍希釈した液20μlを加えた。
[125I]ソマトスタチンカクテルはPBSA緩衝液1ml
当り、正常ウサギのγグロブリン[アンチボディズ・イ
ンコーポレイテッド(Antibodies,Inc.)]250μg、
プロテアーゼインヒビター[「トラシロール」(“Trasylo
l")、カルビオケム(Calbiochem)]1500単位および[
125I]Tyr11−ソマトスタチン約100,000カウン
トを含有していた。室温で、少なくとも16時間経過後
に、PBSA緩衝液中のヤギの抗−ウサギγグロブリン
(アンチボディズ・インコーポレイテッド・P=0.0
3)0.333mlをサンプルチューブに加えた。この混合
物を37℃で2時間インキュベートし、5℃に冷却し、
次いで10,000×gで5分間遠心分離した。上澄液を
除き、ベレットをγカウンターでカウントした。用いた
抗血清の量で、カウントの20%が非標識競合ソマトス
タチンなしで沈降した。多量のソマトスタチン(200n
g)でのバックグラウンドは普通3%であった。半最大競
合は、ソマトスタチン10pgで得られた。E.coli菌株
RRI(受容菌株)の抽出液での最初の実験の結果、ソマ
トスタチン10pg以下が、臭化シアン処理細菌タンパク
質16μgまたはそれ以上の存在下で容易に検出しうる
ことがわかった。ギ酸処理した細菌抽出液からのタンパ
ク質2μg以上は、バックグラウンドの増加によってい
くらか妨害するが、臭化シアン開裂は、この妨害を非常
に減少させた。再組立て実験は、ソマトスタチンは臭化
シアン処理した抽出液中で安定であることを示した。
4. Radioimmunoassay for somatostatin activity Standard radioimmunoassay (RIA) for somatostatin [A. Arimura et al., Proceedings of the Society for Experimental]
Biology and Medicine (Proc. Soc. Ex
p. Biol. Med. ) Volume 148. Page 784 (1975)]
Was corrected by reducing the assay volume and using phosphate buffer. Tyr 11 somatostatin was iodinated using the chloramine T method (Id.). For analysis of somatostatin, a sample, usually in 70% formic acid containing 5 mg / ml of cyanogen bromide, was placed in a conical polypropylene tube [0.7 ml, Sarstedt] on wet KOH. , Dried under reduced pressure. PBSA buffer (NaCl
75 mmol; sodium phosphate 75 mmol (pH 7.2);
Bovine serum albumin 1 mg / ml and sodium azide 0.2 mg / ml) 20 μl were added, followed by [ 125 I] somatostatin “cocktail” 40 μl and rabbit anti-somatostatin immune serum S39 [Vale et al., Metabolism.
(Methabolism), Vol. 25, p. 1491 (1976)] was added to PBSA in a volume of 1,000 times and 20 μl thereof was added.
[ 125 I] Somatostatin cocktail is 1 ml of PBSA buffer
250 μg of normal rabbit gamma globulin [Antibodies, Inc.],
Protease Inhibitor ["Tracylol"("Trasylo"
l "), Calbiochem] 1500 units and [
It contained approximately 100,000 counts of 125 I] Tyr 11 -somatostatin. Goat anti-rabbit gamma globulin in PBSA buffer after at least 16 hours at room temperature
(Antibodies Incorporated P = 0.0
3) 0.333 ml was added to the sample tube. The mixture was incubated at 37 ° C for 2 hours, cooled to 5 ° C,
It was then centrifuged at 10,000 xg for 5 minutes. The supernatant was removed and the pellets were counted with a γ counter. With the amount of antiserum used, 20% of the counts precipitated without unlabeled competing somatostatin. A large amount of somatostatin (200n
The background in g) was usually 3%. Half maximal competition was obtained with 10 pg somatostatin. E. FIG. Initial experiments with extracts of the coli strain RRI (recipient strain) revealed that 10 pg or less of somatostatin can be easily detected in the presence of 16 μg or more of cyanogen bromide treated bacterial protein. Over 2 μg of protein from formic acid-treated bacterial extracts interfered somewhat with increasing background, whereas cyanogen bromide cleavage greatly reduced this interference. Reassembly experiments have shown that somatostatin is stable in cyanogen bromide treated extracts.

【0065】A.細菌抽出液による競合 菌株E.ColiRRI(pSOM11−5)およびE.Col
iRRI(pSOM11−4)をルリア(Luria)ブロス中
で、37℃で5×108細胞/mlまで増殖させた。次に
IPTG1ミリモルを加え、増殖を2時間続けた。その
一部(アリクオット)である1mlをエッペンドルフ(Eppe
ndorf)遠心分離機中で数秒間遠心分離し、このペレット
を臭化シアン5mg/mlを含有する70%ギ酸500μl
に懸濁させた。室温で約24時間経過後、このアリクオ
ットを水で10倍に希釈し、図6に示した容量で3回ソ
マトスタチンを測定した。図6で、[B/Bo]はサンプ
ルの存在下に結合した[125I]ソマトスタチンの、競合
するソマトスタチンの非存在下で結合した[125I]ソマ
トスタチンに対する比である。記号1はE.coli RRI
(pSOM11−4)、2はE.coli RRI(pSOM1
1−5)を示している。各点は3本のチューブの平均で
ある。希釈していないサンプルのタンパク質含量は、
E.ColiRRI(pSOM11−5)では2.2mg/ml、
E.ColiRRI(pSOM11−4)では1.5mg/mlで
あった。
A. Competing strain E. coli with bacterial extract ColiRRI (pSOM11-5) and E. Col
iRRI (pSOM11-4) was grown in Luria broth at 37 ° C. to 5 × 10 8 cells / ml. Then 1 mmol of IPTG was added and growth was continued for 2 hours. 1 ml, which is a part of it (Aliquot), is used in Eppendorf.
Centrifuge for several seconds in a centrifuge and pellet the pellet with 500 μl of 70% formic acid containing 5 mg / ml of cyanogen bromide.
Was suspended. After about 24 hours at room temperature, this aliquot was diluted 10-fold with water, and somatostatin was measured three times in the volume shown in FIG. In FIG. 6, [B / Bo] is the ratio of [ 125 I] somatostatin bound in the presence of sample to [ 125 I] somatostatin bound in the absence of competing somatostatin. Symbol 1 is E. coli RRI
(PSOM11-4), 2 is E. coli RRI (pSOM1
1-5) is shown. Each point is the average of 3 tubes. The protein content of the undiluted sample is
E. FIG. 2.2 mg / ml for ColiRRI (pSOM11-5),
E. FIG. It was 1.5 mg / ml by ColiRRI (pSOM11-4).

【0066】B.ソマトスタチン用pSOM11クロー
ンの最初のスクリーニング 11クローン(pSOM11−2、pSOM11−3など)
の臭化シアン処理抽出液を、図6の場合について記載し
た如くして調製した。各抽出液30μlを採取し、3回
放射免疫分析した。その結果を図7に示す。図では分析
値の範囲を示してある。ソマトスタチンのピログラム値
は、同じ実験の一部として得られた標準曲線から読み取
った。
B. PSOM11 claw for somatostatin
First screening 11 clones (pSOM11-2, pSOM11-3, etc.)
The cyanogen bromide treated extract of was prepared as described for the case of FIG. 30 μl of each extract was collected and subjected to radioimmunoassay three times. FIG. 7 shows the result. In the figure, the range of analytical values is shown. Somatostatin pyrogram values were read from a standard curve obtained as part of the same experiment.

【0067】今までに述べた放射免疫分析の結果は、次
のように要約することができる。pSOM1での実験結
果とは違って、4つのクローン(pSOM11−3、11
−5、11−6および11−7)は、容易に検出しうる
ソマトスタチン放射活性を有することがわかった(図6
および図7)。制限フラグメント分析の結果、pSOM1
1−3、pSOM11−5、pSOM11−6およびpS
OM11−7は所望のlac−オペロン方向性を有し、一
方pSOM11−2および11−4は反対の方向性を有
することがわかった。この様に、正しいlac−オペロン
の方向性とソマトスタチン放射免疫活性の産生との間に
は完全な相関が存在する。
The results of the radioimmunoassay described so far can be summarized as follows. Unlike the experimental results with pSOM1, four clones (pSOM11-3, 11
-5, 11-6 and 11-7) were found to have readily detectable somatostatin radioactivity (Fig. 6).
And Figure 7). As a result of restriction fragment analysis, pSOM1
1-3, pSOM11-5, pSOM11-6 and pS
OM11-7 was found to have the desired lac-operon orientation, while pSOM11-2 and 11-4 had the opposite orientation. Thus, there is a perfect correlation between the correct lac-operon orientation and the production of somatostatin radioimmunoreactivity.

【0068】C.陽性および陰性クローンに及ぼすIP
TG誘導及びCNBr開裂の影響 このソマトスタチンプラスミッドのデザインにおいて、
ソマトスタチンはlac−オペロンのコントロール下に合
成されることを予想した。lac−リプレッサー遺伝子
は、このプラスミッド中に包含されておらず、受容株
(E.ColiRRI)は、細胞当り、僅か10〜20のリ
プレッサー分子を生産する野生型染色体lac−リプレッ
サー遺伝子を含有している。このプラスミッドのコピー
数(従ってlac−オペレーターの数)は、細胞当たり約2
0〜30であるので、完全な抑制は不可能である。下記
の表3に示すように、E.coliRRI(pSOM11−3)
中のソマトスタチンの比活性は、lac−オペロンの誘導
物質であるIPTGによって増加した。予期したごと
く、誘導レベルは低く、2.4〜7倍であった。実験7
(表3)で、β−ガラクトシダーゼの最初の92のアミノ
酸の指標であるα活性もまた、2倍となった。いくつか
の実験では、ソマトスタチン放射免疫活性は、全細胞タ
ンパク質を臭化シアンで開裂する前には検出できなかっ
た。放射免疫分析に用いた抗血清S39は、遊離のN末
端アラニンを必要とするので、臭化シアンによる開裂前
には活性は期待されなかった。
C. IP on positive and negative clones
Effects of TG induction and CNBr cleavage In the design of this somatostatin plasmid ,
Somatostatin was expected to be synthesized under the control of the lac-operon. The lac-repressor gene was not included in this plasmid and
(E. ColiRRI) contains the wild-type chromosomal lac-repressor gene producing only 10-20 repressor molecules per cell. The copy number of this plasmid (and thus the number of lac-operators) is approximately 2 per cell.
Since it is 0 to 30, complete suppression is impossible. As shown in Table 3 below, E. coli RRI (pSOM11-3)
The specific activity of somatostatin was increased by IPTG, the inducer of the lac-operon. As expected, the level of induction was low, 2.4-7 fold. Experiment 7
In Table 3, the α activity, which is an indicator of the first 92 amino acids of β-galactosidase, was also doubled. In some experiments, somatostatin radioimmunoreactivity was undetectable before cleavage of whole cell proteins with cyanogen bromide. The antiserum S39 used in the radioimmunoassay required free N-terminal alanine, so no activity was expected before cleavage with cyanogen bromide.

【0069】[0069]

【表3】ソマトスタチン放射免疫比活性 略語:ルリア(Luria)ブロス、LB; イソプロピルチオ
ガラクトシド、IPTG; 臭化シアン、CNBr; ソマ
トスタチン、SS。タンパク質は、ブラッドホード(Br
adford)、アナティカル・ビオケミストリィ(Anal.Bi
ochem.)第72巻、248頁(1976年)の方法によっ
て測定した。 実験 IPTG CNBr pgSS/μg 番号 菌株 培地 1mM 5mg/ml タンパク質 1 11-2 LB + + <0.1 11-3 LB + + 12 11-4 LB + + <0.4 11-5 LB + + 15 2 11-3 LB + + 12 11-3 LB + − <0.1 3 11-3 LB + + 61 11-3 LB − + 8 11-3 LB + − <0.1 4 11-3 LB + + 71 11-3 VB+グリ セロール* + + 62 5 11-3 LB+グリ セロール + + 250 6 11-3 LB + + 320 11-2 LB + + <0.1 7 11-3 LB + + 24 11-3 LB − + 10 *フォーゲル・ボンネル(Vogel−Bonner) 最少培地
+グリセロール。
Table 3 Somatostatin radioimmunospecific activity Abbreviations: Luria Broth, LB; Isopropylthiogalactoside, IPTG; Cyanogen bromide, CNBr; Somatostatin, SS. Protein is Bradhord (Br
Adford), Analytical Biochemistry (Anal. Bi
ochem.) 72, 248 (1976). Experiment IPTG CNBr pgSS / μg No. Strain Medium 1 mM 5 mg / ml Protein 1 11-2 LB + + <0.1 11-3 LB + + 12 11-4 LB + + <0.4 11-5 LB + + 15 2 11-3 LB + + 12 11-3 LB +-<0.1 3 11-3 LB + + 61 11-3 LB- + 8 11-3 LB +-<0.1 4 11-3 LB + + 71 11-3 VB + Glycerol * + +62 5 11-3 LB + Glycerol + + 250 6 11-3 LB + + 320 11-2 LB + + <0.1 7 11-3 LB + + 24 11-3 LB- + 10 * Vogel-Bonnel (Vogel- Bonner) Minimal medium + glycerol.

【0070】D.臭化シアン処理抽出液のゲル濾過 陽性クローン(pSOM11−3、11−5、11−6お
よび11−7)のギ酸および臭化シアン処理抽出液をプ
ールし(全容量250μl)、乾燥し、50%酢酸0.1ml
に再懸濁した。[3H]ロイシンを加え、このサンプルを
50%酢酸中、セファデックスG−50をつめた0.7
×47cmのカラムにかけた。カラムの画分の一部である
50μlをとり、ソマトスタチンについて分析した。プ
ールした陰性のクローン抽出液(11−2、11−4お
よび11−11)を同様にして処理した。結果を図8に
示す。記号3はプールした陽性クローン、4は対照とし
て用いた3H−Leu、5はプールした陰性クローンを示
している。同じカラムで既知のソマトスタチン[ベック
マン・コーポレイション(Beckman Corp)]が、図中、
矢印(6)で示されるように溶離する。この系において、
ソマトスタチンは、除外された大きなペプチドおよび完
全に包含された小さな分子から良好に分離される。ソマ
トスタチンについて陽性のクローンの抽出液のみが、カ
ラム画分に放射免疫活性を示し、この活性部は化学的に
合成したソマトスタチンと同じ位置に溶離して来る。
D. Gel filtration of cyanogen bromide treated extracts (pSOM 11-3, 11-5, 11-6 and 11-7) formic acid and cyanogen bromide treated extracts were pooled (total volume 250 μl), dried and % Acetic acid 0.1 ml
Was resuspended. [ 3 H] leucine was added and the sample was packed with Sephadex G-50 in 50% acetic acid to 0.7.
It was applied to a × 47 cm column. A 50 μl portion of the column fraction was taken and analyzed for somatostatin. Pooled negative clone extracts (11-2, 11-4 and 11-11) were treated in a similar manner. The results are shown in Fig. 8. The symbol 3 indicates a pooled positive clone, 4 indicates 3 H-Leu used as a control, and 5 indicates a pooled negative clone. Somatostatin known in the same column [Beckman Corp.]
Elute as indicated by arrow (6). In this system,
Somatostatin is well separated from the excluded large peptide and the fully encapsulated small molecule. Only extracts of clones positive for somatostatin show radioimmunoactivity in the column fractions, the active part eluting at the same position as chemically synthesized somatostatin.

【0071】活性情報の要約 ソマトスタチンのアミノ酸配列を含有するポリペプチド
合成を行なうための情報は、次のように要約される。
(1)ソマトスタチン放射免疫活性は、証明された正しい
配列のソマトスタチン遺伝子を含有し、正しい方向性の
lac−EcoRI DNAフラグメントを有するプラスミッ
ドpSOM11−3を含有するE.coli細胞に存在する。
同じソマトスタチン遺伝子を有するが、lac−EcoRI
フラグメントの方向が反対である、これと関連したプラ
スミッドpSOM11−2を有する細胞は、検出しうる
ソマトスタチン活性を示さない。(2)デザイン案で予想
されたように、細胞抽出液を臭化シアンで処理するまで
は、ソマトスタチン放射免疫活性は観察されない。(3)
ソマトスタチン活性は、lac−オペロンの誘導物質であ
るIPTGによって誘導されることから明らかなよう
に、lac−オペロンによってコントロールされる。(4)
ソマトスタチン活性部は、既知のソマトスタチンとセフ
ァデックスG−50において、一緒にクロマトグラフィ
ーされる。(5)クローンしたソマトスタチン遺伝子のD
NA配列は正しい。翻訳の位相がずれていれば、どの位
置においてもソマトスタチンと異なっているペプチドが
産生されるであろう。放射免疫活性が検出されたこと
は、ソマトスタチンに密接に関連したポリペプチドの産
生を示しており、従って翻訳は相中(in phase)にある
に違いないことを示している。翻訳が位相からはずれず
に起こるので、遺伝暗号は正しい配列順序のソマトスタ
チンを有するペプチドの製造を指令する。(6)最後に、
E.coliRRI(pSOM11−3)抽出液の前記サンプル
は、ラットの脳下垂体細胞からの成長ホルモンの分泌を
抑制するが、一方同様にして製造された、同じタンパク
質濃度のE.coliRRI(pSOM11−2)のサンプル
は、生長ホルモンの分泌に何ら影響を及ぼさない。
Summary of Activity Information The information for carrying out the synthesis of polypeptides containing the amino acid sequence of somatostatin is summarized as follows.
(1) Somatostatin radioimmunoactivity contains the proven correct sequence somatostatin gene,
Present in E. coli cells containing the plasmid pSOM11-3 with the lac-EcoRI DNA fragment.
Has the same somatostatin gene, but with lac-EcoRI
Cells with plasmid pSOM11-2 associated with it, which has the opposite fragment orientation, show no detectable somatostatin activity. (2) Somatostatin radioimmunoreactivity is not observed until the cell extract is treated with cyanogen bromide, as expected in the design proposal. (3)
Somatostatin activity is controlled by the lac-operon, as evidenced by its induction by the lac-operon inducer IPTG. (4)
The somatostatin active part is co-chromatographed together with known somatostatin on Sephadex G-50. (5) D of cloned somatostatin gene
The NA sequence is correct. If the translation is out of phase, a peptide that differs from somatostatin at any position will be produced. The detection of radioimmunoreactivity indicates production of a polypeptide closely related to somatostatin, thus indicating that translation should be in phase. Since translation occurs out of phase, the genetic code directs the production of peptides with somatostatin in the correct sequence order. (6) Finally,
Said sample of E. coli RRI (pSOM11-3) extract inhibits growth hormone secretion from rat pituitary cells, while E. coli RRI (pSOM11- The sample of 2) has no effect on the secretion of growth hormone.

【0072】ソマトスタチンの安定性、収率および精製 EcoRIlac−オペロンフラグメント(pSOM11−
2、pSOM11−3など)を有する菌株は、プラスミッ
ドの表現型に関して分かれてくる。たとえば、約15世
代後、E.coliRRI(pSOM11−3)培養体の約半分
は、β−ガラクトシダーゼを構成し(すなわちlac−オペ
レーターを有する)、これらの約半分はアンピシリン耐
性であった。ソマトスタチン陽性(pSOM11−3)お
よび陰性(pSOM11−2)の菌株は不安定である。従
って、この増殖が不利である理由は、大きいがしかし、
不完全で不活性なガラクトシダーゼの過剰生産によるも
のと思われる。ソマトスタチンの収率は、多分、lac−
領域を欠いたプラスミッドを有する培養体から細胞を選
択する結果と思われるが、全細胞タンパク質に対して
0.001〜0.03%の間で変動した(表3)。ソマトス
タチンの最高の収率は、単一のアンピシリン耐性菌から
増殖をはじめた場合、即ち構成コロニーから得られる。
これらの場合でも、収穫期の細胞の30%はlac−領域
を欠いていた。従って凍結状態(凍結乾燥)で貯蔵し、単
一のこのようなコロニーから増殖させて収穫する方法が
これまでに記載した系として示される。前駆体タンパク
質の発現が、誘導および収穫前までは基本的には全く抑
制されるような、lac−リプレッサーを過剰に生産する
細菌株を選ぶことによって収率を増加させてもよい。あ
るいは、前述したごとく、通常全く抑制されているトリ
プトファンまたはその他のオペレーター−プロモーター
系を用いてもよい。
Stability, yield and purification of somatostatin EcoRIlac-operon fragment (pSOM11-
2, pSOM11-3, etc.) are divergent with respect to the phenotype of the plasmid. For example, after about 15 generations, about half of the E. coli RRI (pSOM11-3) cultures constituted β-galactosidase (ie had the lac-operator) and about half of these were ampicillin resistant. Somatostatin positive (pSOM11-3) and negative (pSOM11-2) strains are unstable. The reason why this growth is disadvantageous is therefore great, but
It is likely due to incomplete and inactive galactosidase overproduction. The somatostatin yield is probably lac-
It appears to be the result of selecting cells from cultures with region-deficient plasmids, but varied between 0.001 and 0.03% relative to total cellular protein (Table 3). The highest yields of somatostatin are obtained when growing from a single ampicillin-resistant strain, ie the constituent colonies.
Even in these cases, 30% of the cells at harvest were lacking the lac-region. The method of storage in the frozen state (freeze-dried) and growing and harvesting from a single such colony is therefore indicated as the system described thus far. The yield may be increased by choosing a bacterial strain that overproduces the lac-repressor such that expression of the precursor protein is essentially completely suppressed until before induction and harvest. Alternatively, tryptophan or other operator-promoter system, which is usually completely repressed, may be used, as described above.

【0073】たとえばイートン・プレス(Eaton Pres
s)中で細胞破壊することによって得られる粗抽出液中に
は、β−ガラクトシダーゼ−ソマトスタチン前駆体タン
パク質は不溶であるので、最初の低速度の遠心分離のペ
レット中に見い出される。この活性体は70%ギ酸、6
モル塩酸グアニジジウムまたは2%ナトリウムドデシル
硫酸に溶解させることができる。しかしながら、イート
ンプレスからの粗抽出液を8モルの尿素で抽出し、残渣
を臭化シアンで開裂するのが最も好ましい。最初の実験
で、E.coli菌株RRI(pSOM11−3)から得たソマ
トスタチン活性は、開裂生成物をアルコールで抽出し、
50%酢酸を用いてセファデックスG−50でクロマト
グラフィーすることによって約100倍に上昇した。生
成物を再びセファデックスG−50でクロマトグラフィ
ーし、次いで高圧液体クロマトグラフィーにかければ、
実質的に純粋なソマトスタチンが得られる。
For example, Eaton Pres
The β-galactosidase-somatostatin precursor protein is insoluble in the crude extract obtained by cell disruption in s) and is therefore found in the pellet of the first low speed centrifugation. This activator is 70% formic acid, 6
It can be dissolved in molar guanidinium hydrochloride or 2% sodium dodecyl sulfate. However, it is most preferred to extract the crude extract from Eaton Press with 8 moles of urea and cleave the residue with cyanogen bromide. In the first experiment, somatostatin activity obtained from E. coli strain RRI (pSOM11-3) was obtained by extracting the cleavage product with alcohol,
Chromatography on Sephadex G-50 with 50% acetic acid increased approximately 100-fold. The product was again chromatographed on Sephadex G-50, followed by high pressure liquid chromatography,
Substantially pure somatostatin is obtained.

【0074】II ヒトインシュリン 次に、上に述べた技術を、ヒトインシュリンの製造に応
用した。即ち、インシュリンB鎖(104塩基ペア)のた
めの遺伝子およびインシュリンA鎖(77塩基ペア)のた
めの遺伝子を、ヒトポリペプチドのアミノ酸配列からデ
ザインした。それぞれの鎖は、EcoRIおよびBamHI
制限エンドヌクレアーゼのための一本鎖粘着末端を有す
る様に、そして別々にpBR322プラスミッドに挿入
する様にデザインした。組み立て用のブロックとしてト
リヌクレオチドを用い、ブロック燐酸トリエステル法に
よって、合成フラグメントであるデカーないしペンタデ
カヌクレオチドを合成し、最後に高性能液体クロマトグ
ラフィー(HPLC)により精製した。次いで、このヒト
インシュリンAおよびB鎖合成遺伝子をプラスミッドp
BR322中で別々にクローンした。このクローンした
合成遺伝子を、先に述べた様にしてE.coliβ−ガラク
トシダーゼと融合させ、有効に転写、翻訳を行ない、安
定な前駆体タンパク質を得た。β−ガラクトシダーゼ前
駆体からインシュリンペプチドを開裂させ、放射免疫分
析によって検出し、精製した。次いでインシュリン放射
免疫活性を、E.coli生産物と混合することにより産生
せしめた。
II Human Insulin The techniques described above were then applied to the production of human insulin. That is, a gene for insulin B chain (104 base pairs) and a gene for insulin A chain (77 base pairs) were designed from the amino acid sequence of human polypeptide. Each chain has EcoRI and BamHI
It was designed to have single-stranded sticky ends for the restriction endonucleases and to be inserted separately into the pBR322 plasmid. Using trinucleotides as building blocks, the synthetic fragment deca or pentadecanucleotide was synthesized by the block phosphate triester method and finally purified by high performance liquid chromatography (HPLC). Then, this human insulin A and B chain synthesis gene was cloned into plasmid p.
Separately cloned in BR322. The cloned synthetic gene was fused with E. coli β-galactosidase as described above, and was effectively transcribed and translated to obtain a stable precursor protein. The insulin peptide was cleaved from the β-galactosidase precursor, detected by radioimmunoassay and purified. Insulin radioimmunoreactivity was then produced by mixing with E. coli product.

【0075】1.ヒトインシュリン遺伝子のデザインと
合成 ヒトインシュリンのために組み立てられた遺伝子を図9
に示す。ヒトインシュリンのための遺伝子、B鎖および
A鎖は、ヒトのポリペプチドのアミノ酸配列からデザイ
ンした。それぞれの遺伝子をプラスミッドpBR322
に正しく挿入するために、それぞれの遺伝子の5'末端
には、EcoRIおよびBamHI制限エンドヌクレアーゼ
のための一本鎖粘着末端が存在する。全B鎖遺伝子を構
成する前に、アミノ酸配列Glu−alaによって、それぞ
れ半分の遺伝子を増幅(amplification)および確認し得
る様に、HindIIIエンドヌクレアーゼ認識部位をB鎖遺
伝子の中央に挿入した。このB鎖およびA鎖遺伝子は、
デカマーからペンタデカマーに渡る29の異なったオリ
ゴデオキシリボヌクレオチドから組み立てられる様にデ
ザインした。それぞれの矢印は改良燐酸トリエステル法
によって合成されたフラグメントを表わしている。H1
ないしH8およびB1ないしB10はB鎖遺伝子用であり、
1ないしA12はA鎖遺伝子用である。
1. Human insulin gene design and
Figure 9 shows the gene assembled for synthetic human insulin.
Shown in The gene for human insulin, the B chain and the A chain were designed from the amino acid sequence of the human polypeptide. Each gene is plasmid pBR322
There is a single-stranded sticky end for the EcoRI and BamHI restriction endonucleases at the 5'end of each gene for correct insertion into. Prior to constructing the entire B chain gene, a HindIII endonuclease recognition site was inserted in the center of the B chain gene so that the amino acid sequence Glu-ala would allow amplification and confirmation of each half gene. The B chain and A chain genes are
It was designed to be assembled from 29 different oligodeoxyribonucleotides ranging from decamers to pentadecamers. Each arrow represents a fragment synthesized by the modified phosphate triester method. H 1
To H 8 and B 1 to B 10 are for the B chain gene,
A 1 to A 12 are for A chain genes.

【0076】2.オリゴデキシリボヌクレオチドの化学
合成 オリゴデキシリボヌクレオチド合成のための方法及び原
料については、以下に述べる変更を除いては、基本的に
はイタクラ等により報告されている(Itakura,K.et al
(1975)J.Biol.Chem.250 4592および
Itakura, K.et al(1975)J.Amer.Chem.So
c.97, 7327)。
2. Chemistry of oligodexoxyribonucleotides
Synthesis The methods and raw materials for oligodexoxyribonucleotide synthesis were basically reported by Itakura et al., Except for the changes described below (Itakura, K. et al.
(1975) J. Biol. Chem. 250 4592 and Itakura, K. et al (1975) J. Amer. Chem. So
c. 97, 7327).

【0077】a) 完全に保護されたモノヌクレオチド、
5'−O−ジメトキシトリチル−3'−p−クロロフェニ
ル−β−シアノエチルホスフェートは、1−メチルイミ
ダゾールの存在下でアセトニトリル中、単官能性燐酸化
剤、p−クロロフェニル−β−シアノエチルホスホロク
ロリデート(1.5モル当量)を用いて、ヌクレオチド誘
導体から合成した(VamBoom, J.H.et al (197
5)Tetrahedron 31, 2953)。生成物は、分取用
液体クロマトグラフィー(Prep 500LC、Waters
Associates)により、大規模に(100〜300g)単離
した。
A) a fully protected mononucleotide,
5'-O-dimethoxytrityl-3'-p-chlorophenyl-β-cyanoethylphosphate is a monofunctional phosphorylating agent, p-chlorophenyl-β-cyanoethylphosphorochloridate, in acetonitrile in the presence of 1-methylimidazole. (1.5 molar equivalents) was used to synthesize from nucleotide derivatives (Vam Boom, JH et al (197).
5) Tetrahedron 31, 2953). The product was purified by preparative liquid chromatography (Prep 500LC, Waters
Large scale (100-300 g) isolation by Associates).

【0078】b) 溶媒抽出法(Hirose, T.et al (19
78)Tetrahedron Letters, 2449)を用いて、3
2個の2官能性トリマー(表4参照)は5〜10ミリモル
スケールで、3'−末端ブロックとしての4個のダイマ
ー、3個のテトラマーおよび13個のトリマーは、1ミ
リモルスケールで合成した。完全に保護されたトリマー
の同質性(homogeneity)は、2種のメタノール/クロロ
ホルム溶媒系、即ち、溶媒aは5%V/V、溶媒bは10
%V/V(表4参照)を用い、シリカゲルによる薄層クロ
マトグラフィーにより確認した。この化合物群から出発
して、一定の配列を持った29個のオリゴデオキシリボ
ヌクレオチド、即ち18個はB鎖、11個はA鎖遺伝子
用のもの、を合成した。
B) Solvent extraction method (Hirose, T. et al (19)
78) Tetrahedron Letters, 2449), 3
Two bifunctional trimers (see Table 4) were synthesized on a 5-10 mmol scale, 4 dimers as 3'-end blocks, 3 tetramers and 13 trimers on a 1 mmol scale. The homogeneity of the fully protected trimer is found in two methanol / chloroform solvent systems, namely solvent a at 5% V / V and solvent b at 10%.
Confirmed by thin layer chromatography on silica gel using% V / V (see Table 4). Starting from this group of compounds, 29 oligodeoxyribonucleotides with a fixed sequence were synthesized, namely 18 for the B chain and 11 for the A chain gene.

【0079】ポリヌクレオチドを構成するために使用し
た塩基単位は、2種類のトリマーブロック、即ち表4の
2官能性トリマーブロックおよび3'−水酸基をアニソ
イル基で保護した相当する3'−末端トリマーであっ
た。この2官能性トリマーは、ピリジン−トリエチルア
ミン−水(3:1:1V/V)混合物によって相当する3'
−燐酸ジエステル成分に、そしてまた、2%ベンゼンス
ルホン酸により相当する5'−水酸基成分に加水分解し
た。先に述べた3'−末端ブロックは2%ベンゼンスル
ホン酸で処理して相当する5'−水酸基体とした。過剰
のこの3'−燐酸ジエステルトリマー(1.5モル当量)と
5'−水酸基成分(1モル当量)との縮合反応は、2,4,
6−トリイソプロピルベンゼンスルホニルテトラゾリド
(TPSTe、3〜4当量)の存在下で行なわれ、3時間
でほとんど完全に終了した。過剰の3'−燐酸ジエステ
ルブロック反応体を除去するために、この反応混合物を
半融ガラス濾過器上にセットした短いシリカゲルカラム
に通した。このカラムから、副産物及び縮合剤を溶出す
るために最初はクロロホルムで溶離洗浄し、次いでCH
Cl3:MeOH(95:5V/V)で溶出すると、ほとんど
大部分の完全に保護されたオリゴマーが溶離した。この
条件下で、カラムに通した3'−燐酸ジエステルブロッ
ク反応体はカラムに残存した。同様にして、所望の長さ
が得られるまでブロック結合を繰り返した。
The base units used to construct the polynucleotide were two types of trimer blocks, namely the bifunctional trimer block of Table 4 and the corresponding 3'-terminal trimer with the 3'-hydroxyl group protected by an anisoyl group. there were. This bifunctional trimer was converted to the corresponding 3'by pyridine-triethylamine-water (3: 1: 1 V / V) mixture.
-Hydrolyzed to the phosphoric acid diester component and also to the corresponding 5'-hydroxyl component with 2% benzenesulfonic acid. The 3'-end block described above was treated with 2% benzenesulfonic acid to give the corresponding 5'-hydroxyl form. The condensation reaction of an excess of this 3'-phosphoric acid diester trimer (1.5 molar equivalents) with the 5'-hydroxyl component (1 molar equivalents) gives 2,4,
6-triisopropylbenzenesulfonyl tetrazolide
(TPSTe, 3-4 equivalents) and was almost completely completed in 3 hours. The reaction mixture was passed through a short silica gel column set on a semi-molten glass filter to remove excess 3'-phosphodiester block reactant. From this column, first elute and wash with chloroform to elute the by-products and condensing agent, then CH.
Elution with Cl 3 : MeOH (95: 5 V / V) eluted most of the fully protected oligomer. Under this condition, the 3'-phosphodiester block reactant passed through the column remained on the column. Similarly, block coupling was repeated until the desired length was obtained.

【0080】[0080]

【表4】 * 完全に保護されたトリデオキシヌクレオチド;
5−0−ジメチキシトリチル−3'−p−クロロフェニル
−β−シアノエチル燐酸 ** 収率は、5'−水酸基モノマーから計算した通
算収率である。 *** HPLC分析に基づく。
[Table 4] * Fully protected trideoxynucleotide;
5-0-Dimethoxytrityl-3′-p-chlorophenyl-β-cyanoethylphosphoric acid ** Yield is the total yield calculated from 5′-hydroxyl monomer. *** Based on HPLC analysis.

【0081】オリゴヌクレオチド合成に際し、a)それぞ
れのトリマーおよびテトラマーブロックの分析、b)中間
体フラグメント(ヘキサマー、ノナマーおよびデカマー)
の分析、c)最後の縮合反応の分析、d)最終産物の精製、
のために高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)を広
範囲に利用した。このHPLCは、Spectra−Physics
3500B液体クロマトグラフを使用して行なった。
全ての保護基を、50℃で濃NH4OHにより(6時
間)、そして室温で80%AcOHにより(15分)除去し
た後、溶媒A(0.01M KH2PO4、pH4.5)中、
溶媒B(0.05MKH2PO4−1.0M KCl、pH4.
5)による直線傾斜法を用い、パーマフェイズAAX(ジ
ュポン)[Van Boom, J.et al (1977)J.Chr
omatography 131169]カラム(1m×2mm)で化合
物を分析した。緩衝液Aから開始し、1分毎に3%の緩
衝液Bを加えることにより、こう配をつけた。溶出は6
0℃で、1分当たり2mlの流速で行なった。29個の最
後のオリゴヌクレオチドの精製もまた、パーマフェイズ
AAXで、上記と同じ条件下で行なった。目的とするピ
ークのものを集め、透析により脱塩し、凍結乾燥した。
4ポリヌクレオチドキナーゼを用い、(γ−32P)AT
Pで5'−末端を標識した後、それぞれのオリゴヌクレ
オチドの同質性を20%ポリアクリルアミドゲルによる
電気泳動によりチェックした。
In oligonucleotide synthesis, a) analysis of the respective trimer and tetramer blocks, b) intermediate fragments (hexamers, nonamers and decamers)
C) analysis of the last condensation reaction, d) purification of the final product,
High performance liquid chromatography (HPLC) was extensively used for This HPLC is based on Spectra-Physics
Performed using a 3500B Liquid Chromatograph.
After removal of all protecting groups with concentrated NH 4 OH at 50 ° C. (6 h) and 80% AcOH at room temperature (15 min), in solvent A (0.01 M KH 2 PO 4 , pH 4.5). ,
Solvent B (0.05 MKH 2 PO 4 -1.0 M KCl, pH 4.
5) using the linear inclination method according to Perm Phase AAX [Van Boom, J. et al (1977) J. Chr
Compounds were analyzed on omatography 131 169] column (1 m × 2 mm). Gradients were started by starting with buffer A and adding 3% buffer B every minute. Elution is 6
It was carried out at 0 ° C. with a flow rate of 2 ml per minute. Purification of the 29 last oligonucleotides was also performed on Permaphase AAX under the same conditions as above. The target peak was collected, desalted by dialysis, and freeze-dried.
(Γ- 32 P) AT using T 4 polynucleotide kinase
After labeling the 5'-end with P, the homogeneity of each oligonucleotide was checked by electrophoresis on a 20% polyacrylamide gel.

【0082】3.B鎖遺伝子およびA鎖遺伝子の組み立
ておよびクローニング インシュリンのB鎖のための遺伝子は、左末端にEcoR
I制限部位、中央にHindIII部位、および右末端にBam
HI部位を有する様にデザインした。これは、両者の半
分づつ、即ち左のEcoRI−HindIII半分体(BH)およ
び右のHindIII−BamHI半分体(BB)を、別々に好適
なクローニングビーイクルpBR322中でクローン
し、それらの配列を確かめた後、結合させて完全なB遺
伝子とすることができる様にするために行なった(図1
0)。このBB半分体は、図9においてB1ないしB1
0と記号付けした、燐酸トリエステル化学合成によって
製造した10個のオリゴデオキシリボヌクレオチドを結
合することによって組み立てた。これらのフラグメント
が粘着末端(HindIIIおよびBamHI)によって、望まし
くない重合を起こさない様に、B1とB10は燐酸化し
なかった。分取用アクリルアミドゲル電気泳動によって
精製し、最も大きなDNA帯を溶離した後、このBBフ
ラグメントを、HindIIIおよびBamHIで開裂したプラ
スミッドpBR322に挿入した。このDNAから誘導
されたアンピシリン耐性コロニーの約50%は、テトラ
サイクリンに対する感受性を有しており、これは非プラ
スミッドHindIII−BamHIフラグメントが挿入された
ことを示している。これらのコロニーの内、4個(pBB
101〜pBB104)からの小さなHindIII−BamHI
フラグメントの配列を決定した結果、デザイン通り正し
いことがわかった。
[0082] 3. Assembly of B chain gene and A chain gene
And cloning The gene for the B chain of insulin has an EcoR at the left end.
I restriction site, HindIII site in the center, and Bam at the right end
It was designed to have a HI site. This is done by cloning the halves of both, namely the EcoRI-HindIII half on the left (BH) and the HindIII-BamHI half on the right (BB), separately into a suitable cloning vehicle pBR322 and confirming their sequence. After that, it was carried out so that they could be combined into a complete B gene (Fig. 1).
0). This BB half is designated as B1 through B1 in FIG.
It was assembled by ligating 10 oligodeoxyribonucleotides, numbered 0, prepared by phosphotriester chemical synthesis. B1 and B10 were not phosphorylated so that these fragments did not undergo unwanted polymerization due to sticky ends (HindIII and BamHI). After purification by preparative acrylamide gel electrophoresis and elution of the largest DNA band, this BB fragment was inserted into HindIII and BamHI cleaved plasmid pBR322. Approximately 50% of ampicillin resistant colonies derived from this DNA were sensitive to tetracycline, indicating the insertion of the non-plasmid HindIII-BamHI fragment. 4 of these colonies (pBB
101-pBB104) small HindIII-BamHI
The fragments were sequenced and found to be correct as designed.

【0083】BHフラグメントも同様にして調製し、E
coRIおよびHindIII制限エンドヌクレアーゼで開裂し
たpBR322に挿入した。アンピシリン耐性のプラス
ミッドから、3個のテトラサイクリン感受性形質転換体
(pBH1〜pBH3)を分析した。この小さなEcoRI−
HindIIIフラグメントは、所望のヌクレオチド配列を有
することがわかった。
A BH fragment was prepared in the same manner and E
It was inserted into pBR322 that had been cleaved with coRI and HindIII restriction endonucleases. Three tetracycline-sensitive transformants from ampicillin-resistant plasmid
(pBH1 to pBH3) were analyzed. This little EcoRI-
The HindIII fragment was found to have the desired nucleotide sequence.

【0084】A鎖遺伝子は3つの部分から組み立てた。
左側の4個、中央の4個および右側の4個のオリゴヌク
レオチド(図9参照)を別々に結合し、次いでこれらを混
合、結合した(オリゴヌクレオチドA1およびA12は
燐酸化しなかった)。組み立てたA鎖遺伝子を燐酸化
し、ゲル電気泳動によって精製し、pBR322の、Ec
oRI−BamHI部位にクローンした。2個のアンピシ
リン耐性、テトラサイクリン感受性クローン(pA10お
よびpA11)からのEcoRI−BamHIフラグメントは
所望のA遺伝子配列を含んでいた。
The A chain gene was assembled from three parts.
Four on the left, four in the middle and four on the right (see FIG. 9) were ligated separately, then mixed and ligated (oligonucleotides A1 and A12 were not phosphorylated). The assembled A chain gene was phosphorylated and purified by gel electrophoresis, pBR322, Ec
It was cloned into the oRI-BamHI site. The EcoRI-BamHI fragment from two ampicillin resistant, tetracycline sensitive clones (pA10 and pA11) contained the desired A gene sequence.

【0085】4.AおよびBインシュリン遺伝子の発現
のためのプラスミッドの組み立て 図10は、lac−インシュリンBプラスミッド(pIB1)
の組み立てを示したものである。プラスミッドpBH1
およびpBB101はEcoRIおよびHindIIIエンドヌ
クレアーゼで消化した。pBH1のこの小さいBHフラ
グメントおよびpBB101の大きいフラグメント(BB
フラグメントおよびpBR322の大部分を含有してい
る)をゲル電気泳動によって精製し、混合し、EcoRI
で開裂したλplac5の存在下で結合させた。このλplac
5のメガダルトンEcoRIフラグメントはlac−調節領
域およびβ−ガラクトシダーゼ構造遺伝子の大部分を含
んでいる。この制限部位の配置によりBHのBBへの正
しい結合が保証される。このlac−EcoRIフラグメン
トの挿入方向は2通りある。従って、形質転換後に得ら
れるクローンの半分だけが望ましい方向性を有している
はずである。10個の、アンピシリン耐性を示し、β−
ガラクトシダーゼを構成的に産生するクローンの方向性
を制限分析によって調べた。これらのコロニーの内、5
個が完全なB遺伝子配列およびβ−ガラクトシダーゼ遺
伝子からB鎖遺伝子に至る正しい読み取り枠を備えてい
た。その1つ、pIB1を次の実験用として選んだ。
[0085] 4. Expression of A and B insulin genes
Assembly of plasmids for lac-insulin B plasmid (pIB1)
It shows the assembly of. Plus mid pBH1
And pBB101 were digested with EcoRI and HindIII endonucleases. This small BH fragment of pBH1 and the large fragment of pBB101 (BB
The fragment and most of pBR322) was purified by gel electrophoresis, mixed and EcoRI.
Ligation was performed in the presence of λplac5 cleaved at This λplac
The 5 megadalton EcoRI fragment contains the lac-regulatory region and most of the β-galactosidase structural gene. The placement of this restriction site ensures the correct binding of BH to BB. There are two insertion directions of this lac-EcoRI fragment. Therefore, only half of the clones obtained after transformation should have the desired orientation. 10 showing ampicillin resistance and β-
The orientation of clones constitutively producing galactosidase was examined by restriction analysis. 5 of these colonies
Each had the complete B gene sequence and the correct open reading frame from the β-galactosidase gene to the B chain gene. One of them, pIB1, was chosen for the next experiment.

【0086】同様の実験によって、λplac5からの4.
4メガダルトンのlac−フラグメントをpA11プラスミ
ッドのEcoRI部位に導入し、pIA1を得た。pIA1
は、A遺伝子フラグメントがB遺伝子フラグメントの代
わりとして置き替わっていることを除けばpIB1と同
じである。DNA配列分析の結果、正しいAおよびB鎖
遺伝子配列がそれぞれpIA1およびpIB1に保持され
ていることがわかった。
By the same experiment, 4. from λplac5.
The 4 megadalton lac-fragment was introduced into the EcoRI site of pA11 plasmid to give pIA1. pIA1
Is the same as pIB1 except that the A gene fragment replaces the B gene fragment. As a result of DNA sequence analysis, it was found that the correct A and B chain gene sequences were retained in pIA1 and pIB1, respectively.

【0087】5.発現 β−ガラクトシダーゼに正しく付着したインシュリン遺
伝子を含有する菌株は、両者ともβ−ガラクトシダーゼ
大のタンパク質を多量に産生する。全細胞タンパク質の
約20%がこのβ−ガラクトシダーゼ−インシュリンA
またはB鎖混成物であった。この混成タンパク質は不溶
性であり、第1低速ペレット中に存在し、そこでこれら
はタンパク質の約50%を占める。
5. Both strains containing the insulin gene correctly attached to the expressed β-galactosidase produce large amounts of β-galactosidase large protein. Approximately 20% of total cellular protein is this β-galactosidase-insulin A
Or it was a B-chain hybrid. The hybrid proteins are insoluble and are present in the first slow pellet, where they make up about 50% of the protein.

【0088】インシュリンAおよびB鎖の発現を検出す
るために、本発明者らは、この別々の鎖から完全なイン
シュリンを復元することに基づく放射免疫分析(RIA)
を使用した。27μl分析容量 (assay volume)を採用し
ているKatsoyannisらのインシュリン復元方法(Katsoy
annis et al (1967)Biochemistry , 2642−
2655)は非常に好適なアッセイ法である。インシュ
リン鎖を混合し、S−スルホン化(S−Sulfonated)誘
導体を復元した後、インシュリン活性は容易に検出され
る。インシュリンの別々のS−スルホン化鎖は、還元お
よび酸化後、用いた抗インシュリン抗体と有意に反応し
ない。
To detect the expression of the insulin A and B chains, we use a radioimmunoassay (RIA) based on restoring complete insulin from this separate chain.
It was used. Insulin restoration method of Katsoyannis et al. (Katsoy) using 27 μl assay volume.
annis et al (1967) Biochemistry 6 , 2642-
2655) is a very suitable assay method. After mixing the insulin chains and reconstituting the S-Sulfonated derivative, the insulin activity is easily detected. The separate S-sulfonated chains of insulin do not react significantly with the anti-insulin antibody used after reduction and oxidation.

【0089】この復元分析法を使用するために、β−ガ
ラクトシダーゼ−AまたはB鎖混成タンパク質の一部を
精製し、臭化シアンで開裂し、S−スルホン化誘導体を
形成させた。
To use this refolding assay, a portion of the β-galactosidase-A or B chain hybrid protein was purified and cleaved with cyanogen bromide to form the S-sulfonated derivative.

【0090】ヒトインシュリン用の、化学的に合成した
遺伝子から正しい発現が得られたという証拠は以下の如
く要約することができる。a) 両方の鎖に放射免疫活性
が検出された。b) クローニング後に得られたDNA配
列およびプラスミッド構成は、デザイン通り正しいこと
が直接確かめられた。放射免疫活性が得られるので、翻
訳は相内にある(in phase)に違いない。従って、遺伝
暗号は、ヒトインシュリンの配列を有するペプチドが産
生されていく様に命令する。c) 臭化シアンで開裂した
後のE.coli産生物は、異なった原理に基づく3種の異
なったクロマトグラフィー系(ゲル濾過、イオン交換お
よび逆相HPLC)において、インシュリン鎖としての
挙動を示した。d) E.coli産生A鎖はHPLCにより小
規模で精製された。そしてこれは正しいアミノ酸組成を
有する。
Evidence that correct expression was obtained from a chemically synthesized gene for human insulin can be summarized as follows. a) Radioimmunoreactivity was detected in both chains. b) The DNA sequence and plasmid construction obtained after cloning was directly confirmed to be correct as designed. Translation must be in phase as radioimmunoreactivity is obtained. Therefore, the genetic code dictates that peptides with the sequence of human insulin be produced. c) The E. coli product after cleavage with cyanogen bromide behaves as an insulin chain in three different chromatographic systems (gel filtration, ion exchange and reverse phase HPLC) based on different principles. It was d) E. coli produced A chain was purified by HPLC on a small scale. And it has the correct amino acid composition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は生物学的にソマトスタチンを産生する
ためのフローチャートである。
FIG. 1 is a flow chart for biological production of somatostatin.

【図2】 図2は構造遺伝子の模式構造を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a structural gene.

【図3】 図3はヌクレオチドトリマー調製のためのフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flow chart for nucleotide trimer preparation.

【図4】 図4は親プラスミッドpBR322から組換
え型プラスミッドpSOM11−3を調製するためのフ
ローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart for preparing recombinant plasmid pSOM11-3 from parental plasmid pBR322.

【図5】 図5は2個のプラスミッドの要所となるヌク
レオチド配列を示す図である。
[Fig. 5] Fig. 5 is a diagram showing a nucleotide sequence that is a key part of two plasmids.

【図6】 図6は組換え型プラスミッドによって発現さ
れた生成物のソマトスタチン活性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing somatostatin activity of products expressed by recombinant plasmids.

【図7】 図7は組換え型プラスミッドによって発現さ
れた生成物のソマトスタチン活性を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing somatostatin activity of products expressed by recombinant plasmids.

【図8】 図8は組換え型プラスミッドによって発現さ
れた生成物のソマトスタチン活性を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing somatostatin activity of products expressed by recombinant plasmids.

【図9】 図9はヒトインシュリンのA鎖およびB鎖の
アミノ酸配列のためのコドンからなる合成遺伝子の模式
構造を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic structure of a synthetic gene consisting of codons for the amino acid sequences of human insulin A and B chains.

【図10】 図10はヒトインシュリンのB鎖を発現す
る組換え型プラスミッドを組みたてるためのフローチャ
ートである。 1・・・pSOM11−4、2・・・pSOM11−5、3・・・
プールした陽性クローン、4・・・3H−Leu、5・・・プー
ルした陰性クローン、6・・・既知のソマトスタチンが溶
離する位置を示す矢印。
FIG. 10 is a flow chart for constructing a recombinant plasmid expressing the B chain of human insulin. 1 ... pSOM11-4, 2 ... pSOM11-5, 3 ...
Pooled positive clones, 4 ... 3 H-Leu, 5 ... Pooled negative clones, 6 ... Arrows indicating positions where known somatostatin elutes.

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Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.あらかじめ定められた機能的哺乳動物ポリペプチド
またはその中間体ポリペプチドを含んでいるポリペプチ
ドを微生物細胞培養中で生産する方法であって、 (i)該ポリペプチドをコードしており該微生物細胞に
とってホモローガスな発現制御領域のコントロール下に
あるDNAを含んでいる複製可能なクローニングビーイ
クルで形質転換された微生物により該ポリペプチドを発
現させ、次いで (ii)該ポリペプチドを該細胞培養から回収する、こと
からなる方法。 2.DNAがcDNAである請求項1に記載の方法。 3.DNAがインビトロで化学合成されたものである請
求項1に記載の方法。 4.微生物が細菌であり、DNAが細菌にとって好まし
いコドンを含んでいるものである請求項3に記載の方
法。 5.発現制御領域が誘導可能なものであり、ポリペプチ
ドの発現が、発現が誘導されるまでは発現制御領域によ
り抑制されている請求項1に記載の方法。 6.ポリペプチドが血清タンパクを含んでいる請求項1
に記載の方法。 7.ポリペプチドがホルモンとして活性な哺乳動物ホル
モンである請求項1に記載の方法。 8.発現制御領域がオペロンの一部を含んでいる請求項
1に記載の方法。 9.ポリペプチドが実質的にヒトインシュリンのA鎖ま
たはB鎖からなる哺乳動物ポリペプチドを含んでいる請
求項1に記載の方法。 10.ポリペプチドを微生物から、不溶性形体で回収す
る請求項1に記載の方法。 11.ポリペプチドが哺乳動物ポリペプチドおよび該哺
乳動物ポリペプチドに隣接した選択的開裂部位を含んで
いる請求項1に記載の方法。 12.血清タンパクが、それに先行する、あるいは後続
する付加的タンパクを伴うことなく発現され、該微生物
の内因性タンパク分解酵素による細胞内分解に抵抗し得
るものである請求項6に記載の方法。 13.該DNAの前には開始コドンがあり、該DNAの
直後には1またはそれ以上の終止コドンがある請求項1
に記載の方法。 14.ポリペプチドがそれ自身として生産される請求項
13に記載の方法。 15.DNAがインビトロに於いて化学的に合成された
ものである請求項1に記載の方法。 16.ポリペプチドが、先行する、そして/または後続
する付加的タンパクを伴っていない哺乳動物ポリペプチ
ドであって、該微生物の内因性タンパク分解酵素による
細胞内分解に抵抗し得るものであり、発現制御領域がオ
ペロンの一部を含んでいるものである請求項15に記載
の方法。 17.発現制御領域が誘導し得るものであり、ポリペプ
チドの発現は発現の誘導前は、発現制御領域により制御
されている請求項16に記載の方法。 18.微生物が細菌であり、DNAが細菌にとって好ま
しいコドンからなっている請求項17に記載の方法。 19.ポリペプチドが血清タンパクを含んでいる請求項
16に記載の方法。 20.ポリペプチドがホルモンとして活性な哺乳動物ホ
ルモンを含んでいる請求項16に記載の方法。 21.ポリペプチドが哺乳動物ポリペプチドおよび該ポ
リペプチドに隣接した選択的開裂部位を含んでいる請求
項15に記載の方法。 22.哺乳動物ポリペプチドがヒトインシュリンのA鎖
またはB鎖である請求項21に記載の方法。 23.ポリペプチドが該微生物から、不溶性の形体で回
収される請求項18に記載の方法。 24.ポリペプチドが細胞培養から不溶性の形体で回収
される請求項1に記載の方法。 25.DNAがcDNAを含んでいる請求項24に記載
の方法。 26.DNAがインビトロに於いて化学的に合成される
請求項24に記載の方法。 27.DNAが細菌にとって好ましいコドンを含んでい
る請求項26に記載の方法。 28.ポリペプチドが哺乳動物ポリペプチドおよび該ポ
リペプチドに隣接した選択的開裂部位を含んでいる請求
項24に記載の方法。 29.ポリペプチドが、先行する、そして/または後続
する付加的タンパクを伴っていない哺乳動物ポリペプチ
ドであって、該微生物の内因性タンパク分解酵素による
細胞内分解に抵抗し得るものである請求項24に記載の
方法。 30.ポリペプチドが、実質的にヒトインシュリンのA
鎖またはB鎖からなる哺乳動物ポリペプチドを含んでい
る請求項28に記載の方法。 31.ポリペプチドが血清タンパクを含んでいる請求項
28に記載の方法。 32.ポリペプチドがホルモン活性を有する哺乳動物ホ
ルモンを含んでいる請求項28に記載の方法。 33.発現制御配列がオペロンの一部を含んでいる請求
項24に記載の方法。 34.DNAが、先行する、そして/または後続する付
加的タンパクを伴っていない哺乳動物ポリペプチドであ
って、該微生物の内因性タンパク分解酵素による細胞内
分解に抵抗し得るポリペプチドをコードしている請求項
1に記載の方法。 35.ポリペプチドが哺乳動物ポリペプチドであり、該
微生物から不溶性の形体で回収される請求項34に記載
の方法。 36.DNAがcDNAを含んでいる請求項35に記載
の方法。 37.DNAがインビトロに於いて化学的に合成された
ものである請求項35に記載の方法。 38.微生物が細菌であり、DNAが細菌にとって好ま
しいコドンを含んでいる請求項37に記載の方法。 39.発現制御配列が誘導し得るものであり、ポリペプ
チドの発現が、発現の誘導以前は、発現制御領域の下に
抑制されている請求項35に記載の方法。 40.ポリペプチドが血清プロテインを含んでいる請求
項38に記載の方法。 41.ポリペプチドがホルモンとしての活性を有する哺
乳動物ホルモンである請求項38に記載の方法。 42.発現制御領域がオペロンの一部を含んでいる請求
項41に記載の方法。 43.複製可能なクローニングビーイクルがpIA1で
ある請求項22〜請求項30のいずれかに記載の方法。 44.複製可能なクローニングビーイクルがpIB1で
ある請求項22〜請求項30のいずれかに記載の方法。 45.該DNAが(a)先行する、そして/または後続
する付加的タンパクを伴っておらず、該微生物の内因性
のタンパク分解酵素による細胞内分解に抵抗し得るポリ
ペプチドをコードしており、(b)インビトロで化学的
に合成されたものであり、該ポリペプチドが、細胞培養
から不溶性の形体で回収される請求項1に記載の方法。 46.あらかじめ定められた機能的哺乳動物ポリペプチ
ドを含んでいるポリペプチドを微生物細胞培養中で生産
する方法であって、 (i)先行する、および/または後続する付加的タンパ
クを伴っていないポリペプチドであって、該微生物の内
因性タンパク分解酵素による細胞内分解に抵抗し得るポ
リペプチドをコードしているDNAをインビトロに於い
て化学的に合成し、 (ii)該DNAを、該微生物にとってホモローガスな発
現制御配列のコントロール下にくる様、複製可能なクロ
ーニングビーイクルに結合させ、 (iii)該クローニングビーイクルで形質転換した微生
物中で該ポリペプチドを発現させ、 (iv)該ポリペプチドを細胞培養から回収する、ことか
らなる方法。
(57) [Claims] A method for producing a polypeptide containing a predetermined functional mammalian polypeptide or an intermediate polypeptide thereof in a microbial cell culture, comprising the steps of: (i) Expressing the polypeptide by a microorganism transformed with a replicable cloning vehicle containing DNA under the control of a homologous expression control region, then (ii) recovering the polypeptide from the cell culture, A method consisting of things. 2. The method according to claim 1, wherein the DNA is cDNA. 3. The method according to claim 1, wherein the DNA is chemically synthesized in vitro. 4. The method according to claim 3, wherein the microorganism is a bacterium, and the DNA contains a codon preferable for the bacterium. 5. The method according to claim 1, wherein the expression control region is inducible, and the expression of the polypeptide is suppressed by the expression control region until the expression is induced. 6. The polypeptide comprises a serum protein.
The method described in. 7. The method of claim 1, wherein the polypeptide is a hormonally active mammalian hormone. 8. The method according to claim 1, wherein the expression control region comprises a part of an operon. 9. The method of claim 1 wherein the polypeptide comprises a mammalian polypeptide consisting essentially of the human insulin A or B chain. 10. The method of claim 1, wherein the polypeptide is recovered from the microorganism in an insoluble form. 11. The method of claim 1, wherein the polypeptide comprises a mammalian polypeptide and a selective cleavage site adjacent to the mammalian polypeptide. 12. 7. The method according to claim 6, wherein the serum protein is expressed without additional proteins preceding or following it, and is capable of resisting intracellular degradation by the endogenous proteolytic enzyme of the microorganism. 13. 2. A start codon before the DNA and one or more stop codons immediately after the DNA.
The method described in. 14. 14. The method of claim 13, wherein the polypeptide is produced as such. 15. The method according to claim 1, wherein the DNA is chemically synthesized in vitro. 16. The polypeptide is a mammalian polypeptide without preceding and / or following additional proteins, which is capable of resisting intracellular degradation by the endogenous proteolytic enzyme of the microorganism, the expression control region 16. The method of claim 15, wherein the comprises a portion of the operon. 17. The method according to claim 16, wherein the expression control region is inducible, and the expression of the polypeptide is controlled by the expression control region before the induction of expression. 18. 18. The method of claim 17, wherein the microorganism is a bacterium and the DNA consists of codons preferred for the bacterium. 19. 17. The method of claim 16, wherein the polypeptide comprises serum protein. 20. 17. The method of claim 16, wherein the polypeptide comprises a hormonally active mammalian hormone. 21. 16. The method of claim 15, wherein the polypeptide comprises a mammalian polypeptide and a selective cleavage site adjacent to the polypeptide. 22. 22. The method of claim 21, wherein the mammalian polypeptide is the human insulin A or B chain. 23. 19. The method of claim 18, wherein the polypeptide is recovered from the microorganism in an insoluble form. 24. The method of claim 1, wherein the polypeptide is recovered from the cell culture in insoluble form. 25. 25. The method of claim 24, wherein the DNA comprises cDNA. 26. 25. The method of claim 24, wherein the DNA is chemically synthesized in vitro. 27. 27. The method of claim 26, wherein the DNA comprises bacterial preferred codons. 28. 25. The method of claim 24, wherein the polypeptide comprises a mammalian polypeptide and a selective cleavage site adjacent to the polypeptide. 29. 25. The polypeptide according to claim 24, wherein the polypeptide is a mammalian polypeptide without preceding and / or following additional proteins, which is capable of resisting intracellular degradation by an endogenous proteolytic enzyme of the microorganism. The method described. 30. The polypeptide is substantially A of human insulin.
29. The method of claim 28, comprising a mammalian polypeptide consisting of a chain or a B chain. 31. 29. The method of claim 28, wherein the polypeptide comprises a serum protein. 32. 29. The method of claim 28, wherein the polypeptide comprises a mammalian hormone having hormonal activity. 33. 25. The method of claim 24, wherein the expression control sequence comprises a portion of the operon. 34. The DNA encodes a mammalian polypeptide, without additional proteins preceding and / or following, which is resistant to intracellular degradation by the endogenous proteolytic enzyme of the microorganism. The method according to Item 1. 35. 35. The method of claim 34, wherein the polypeptide is a mammalian polypeptide and is recovered from the microorganism in an insoluble form. 36. 36. The method of claim 35, wherein the DNA comprises cDNA. 37. 36. The method of claim 35, wherein the DNA is chemically synthesized in vitro. 38. 38. The method of claim 37, wherein the microorganism is a bacterium and the DNA contains codons preferred for the bacterium. 39. 36. The method of claim 35, wherein the expression control sequence is inducible and the expression of the polypeptide is suppressed under the expression control region prior to the induction of expression. 40. 39. The method of claim 38, wherein the polypeptide comprises serum protein. 41. 39. The method of claim 38, wherein the polypeptide is a mammalian hormone having hormonal activity. 42. 42. The method of claim 41, wherein the expression control region comprises a portion of the operon. 43. 31. The method of any of claims 22-30, wherein the replicable cloning vehicle is pIA1. 44. 31. The method of any of claims 22-30, wherein the replicable cloning vehicle is pIB1. 45. The DNA (a) encodes a polypeptide capable of resisting intracellular degradation by an endogenous proteolytic enzyme of the microorganism without (a) additional proteins preceding and / or following, (b) 2.) The method according to claim 1, wherein the polypeptide is chemically synthesized in vitro and the polypeptide is recovered from the cell culture in an insoluble form. 46. A method of producing a polypeptide in a microbial cell culture comprising a predetermined functional mammalian polypeptide, comprising: (i) a polypeptide without additional proteins preceding and / or following. And chemically synthesizing in vitro a DNA encoding a polypeptide capable of resisting intracellular degradation by an endogenous protease of the microorganism, and (ii) making the DNA homologous to the microorganism. It is ligated to a replication-competent cloning vehicle so as to be under the control of an expression control sequence, (iii) the polypeptide is expressed in a microorganism transformed with the cloning vehicle, and (iv) the polypeptide is cultured in a cell. A method that consists of recovering from.
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